UTILISATION DES COMPOSTS DE BIODECHETS MENAGERS …

COMMMUNAUTE FRANCAISE DE BELGIQUE

ACADEMIE UNIVERSITAIRE WALLONIE-EUROPE

UNIVERSITE DE LIEGE - GEMBLOUX AGRO-BIO TECH

UTILISATION DES COMPOSTS DE BIODECHETS MENAGERS POUR

L’AMELIORATION DE LA FERTILITE DES SOLS ACIDES DE LA PROVINCE

DE KINSHASA (République Démocratique du Congo)

Crispin MULAJI KYELA

Dissertation originale présentée en vue de l’obtention du grade de docteur en sciences

agronomiques et ingénierie biologique

Promoteur : Prof. G. MERGEAI

Co-promoteur : Prof. Hon. M. CULOT

2011

© Copyrigth. Aux termes de la loi belge du 30 juin 1994, sur le droit d’auteur et les droits voins, seul l’auteur a le droit de reproduire partiellement ou complètement cet ouvrage de quelque façon et forme que ce soit ou d’en autoriser la reproduction partielle ou complète de quelque manière et sous forme que ce soit. Toute photocopie ou reproduction sous autre forme est donc faite en violation de la dite loi et de ses modifications ultérieures.

Résumé

MULAJI KYELA Crispin (2011). Utilisation des composts de biodéchets ménagers pour l’amélioration de la fertilité des sols acides de la Province de Kinshasa (Rép. Dém. du Congo) (Thèse de Doctorat). Gembloux, Belgique, Université de Liège, Gembloux Agro-Bio Tech., 172 p., 32 tabl., 37 fig.

Résumé

Ce travail s’inscrit dans le cadre de la recherche des méthodes de gestion durable des sols sableux de la Province de Kinshasa (République Démocratique du Congo), afin de garantir une bonne sécurité alimentaire. Il constitue une recherche sur l’utilisation de composts produits à partir de biodéchets ménagers en vue de l’amélioration de la qualité des sols sableux. L’objectif général est d’évaluer l’incidence d’apports répétés de matières organiques issues de composts de biodéchets ménagers sur la dynamique des paramètres chimiques et biochimiques dans les sols acides sableux ainsi que sur leurs effets sur la productivité. Un essai pilote de compostage à petite échelle a été installé pour la production des composts à partir des déchets solides ménagers et la caractérisation des composts obtenus a permis de définir le potentiel agronomique que présente ce matériau. Le diagnostic de l’état agropédologique des sols des trois sites étudiés a révélé que ces sols sont sableux [rubiques arenoferralsols (dystriques)], présentent d’excellentes conditions physiques de drainage, de circulation d’air et de pénétration des racines, sont pourvus des colloïdes à charge variable, présentent une réaction acide, et sont pauvres en matières organiques et en nutriments minéraux. De plus, leurs capacités de rétention au champ et d’éléments nutritifs sont très limitées, et constituent leurs principales contraintes à la productivité agricole. Au terme de quatre saisons culturales en trois milieux réels, l’étude de la réaction des amendements organiques [20, 40 et 60 t.ha-1 de matière brute (MB)] a donné des résultats satisfaisants. L’apport continu de ces matières organiques (MO) constituées des composts de biodéchets ménagers a, en quatre saisons culturales, significativement augmenté les valeurs de pH, carbone organique total, capacité d’échange cationique (CEC), saturation en bases effectives (SB eff) et ont réduit le taux de saturation en aluminium échangeable dans les trois sites. Avec la plus forte dose T3 (60 t.ha-1 MB), les valeurs de pH-eau ont augmenté d’au moins 0,8 unité et les teneurs en carbone ont été multipliées par 2,5 à 3 sur les trois sites. Les valeurs de CEC ont augmenté de 3,3 à 5,02 cmol(+).kg-1 et la saturation en aluminium effective toxique a baissé de plus de 90%. S’agissant des paramètres biochimiques [carbone & azote microbien, respiration basale (RB), respiration induite par substrat (RIS), activité de phosphosmonoestérease acide (APA), activité de l’uréase non tamponnée (AUnt) et tamponnée (AUt)], les traitements au compost ont induit une amélioration sensible, en fonction des doses appliquées sur l’ensemble de l’expérimentation. Ces apports ont induit des activités microbiologiques qui auraient contribué à l’augmentation des nutriments dans les sols (N, P, etc.) par les activités microbiennes. La disponibilité des nutriments et la fourniture de carbone par les composts expliqueraient ces augmentations. De plus, les rendements des différentes plantes tests utilisées (Glycine max L. Merr, Arachis hypogaea L. et Hibiscus sabbariffa L.) ont été positivement influencés par les apports de MO des composts de biodéchets ménagers (CBDM). Comparés aux engrais minéraux, leur potentiel fertilisant n’est pas négligeable. D’après les résultats obtenus, les doses ≥ 40 t.ha-1 de matière brute (MB) conviendrait pour atteindre et maintenir un degré de fertilité acceptable et assurer des rendements satisfaisants de cultures. Mais les faibles doses se sont montrées plus efficientes que les fortes doses du point de vue agronomique. Les doses ≤ 20 t.ha-1 de matière brute (MB) sont préconisées en culture annuelle et régulière. Le phosphore s’est révélé être l’élément le plus limitant pour la production agricole des sols des sites étudiés quels que soient les types d’amendements et de cultures utilisés. Enfin, l’étude indique que pour des raisons d’efficience et de disponibilité des moyens, une production accrue peut être obtenue par synergie entre les composts utilisés en petite quantité et les engrais minéraux en compléments.

Abstract

MULAJI KYELA Crispin (2011). Use of household biowaste composts to improve acid soils fertility of the Province of Kinshasa (Dem. Rep. of Congo) (Ph. D. Thesis). Gembloux, Belgium, University of Liège, Gembloux Agro-Bio Tech., 172 p., 32 tabl., 37 fig. Abstract

This work is part of the research for appropriate methods for sustainable management of the sandy soils of the province of Kinshasa (Democratic Republic of Congo), in order to ensure and guarantee the adequate food security. It consists of a scientic research of the use of composts produced from household organic waste in improving the quality of sandy soils to the province of Kinshasa. The general objective pursued in this work is to evaluate the impact of four repeated applications of organic matter from bio-waste compost on chemical and biochemical parameters dynamics in acid sandy soils and their productivity. A pilot composting on a small scale has been installed for the production of composts from municipal solid waste and characterization of composts obtained has revealed the agronomic potential that presents this material. The diagnosis of the condition agropedological soils revealed that soils of the three study sites are sandy classified as rubics arenoferrasols (dystrics), have excellent physical conditions for drainage, air circulation and root penetration possess variables charges colloids, show an acid reaction, low organic matter and low nutrient minerals contents. In addition, their water and nutrients retentions capacity are very limited, and are the main soil constraints to agricultural productivity of these soils. After four growing seasons in real environments, the study of the reaction with the soil organic amendments (20, 40, 60 t.ha-1 MB) gave satisfactory results. The provision of continuous additions of organic composts significantly increased the values of pH, TOC, CEC, SB eff and reduced the rate of exchangeable Al saturation in the three sites. With the highest dose T3 (60 t.ha-1 MB), the pH increased at least 0.8 units and the carbon content multiplied by 2.5 to 3 on the three sites. CEC values increased from 3.3 to 5.02 cmol(+)mg.kg-1 and the toxic aluminum saturation decreased more effective than 90%. Regarding biochemical parameters (microbial carbon & nitrogen, RB, RIS, APA, Unt, Ut), compost treatments induced a significant improvement in function and doses applied throughout the experiment. These contributions have induced microbial activity which contributed to the increase in soil nutrients (N, P, ...) by microbiological activities. The availability of nutrients and fourniture of carbon by the composts explain these increases. In addition, yields on different test plants (Glycine max L. Merr, Arachis hypogaea L. and Hibiscus sabbariffa L.) were positively influenced by the treatments of organic composts household wastes. Compared with mineral fertilizers, their fertilizing potential is not negligible. According to the results observed, doses ≥ 40 t.ha MB-1 should be to keep and maintain an acceptable level of fertility and yields potentiel of crops. But low doses were more efficient than high doses of agronomic point of view. Doses ≤ 20 t.ha-1 MB are recommended in annual crop and regular. Phosphorus was found to be the most limiting element to agricultural production of soil sites studied whatever of the types of amendments and cultures used. Finally, the study indicates that for reasons of efficiency, availability and funds increased production may be obtained through synergy between the composts used in small quantities and fertilizer mineral supplements.

Remerciements

Remerciements

Je tiens à remercier, en tout premier lieu le Professeur Guy MERGEAI, Professeur à l’Unité de

Phytotechnie Tropicale et Horticulture pour avoir accepté de succéder au Professeur Marc

CULOT parti en retraite comme promoteur. Malgré ces multiples occupations, il n’a ménagé

d’aucun effort pour assurer la direction de cette thèse. Ses critiques, remarques et suggestions

constructives m’ont permis d’améliorer la qualité de cette thèse.

Je suis infinement reconnaissant au Professeur Honoraire Marc CULOT, ancien responsable du

Laboratoire d’Ecologie Microbienne et Epuration des Eaux (LEMEE), co-promoteur et initiateur

de cette thèse de m’avoir accepté, accueilli et d’avoir dirigé mes travaux et sutout pour l’intérêt

qu’il a manifesté pour ce travail. Les moments difficiles qu’il a connu en fin de carrière, ne l’a pas

empêché d’assurer avec compétence la direction de cette thèse. Je garde sincèrement autant des

leçons scientifiques qu’humaines grâce à son encadrement. Ses sages conseils m’ont fortement

édifiés et m’ont permis de mener à bien mes travaux de recherche.

Mes remerciements les plus chaleureux s’adressent également aux Professeurs qui ont accepté de

faire partie du comité d’encadrement et d’évaluation de la présente thèse. Les remarques et

suggestions combien constructives formulées après lecture, ont amélioré énormément la qualité

de mon travail. Qu’ils trouvent ici l’expression de ma profonde gratitude.

Mes sincères remerciements s’adressent particulièrement au Professeur Jean-Pierre BAUDOIN,

président du jury pour sa disponibilité, au Professeur Jean-Pierre DESTAIN, directeur général du

Centre Wallon de Recherches Agronomiques (CRA-W), au Professeur Honoraire André

FALISSE, ancien responsable de l’Unité de Phytotechnie des régions tempérées, au Professeur

Laurent BOCK, responsable de l’Unité Sol-Ecologie-Territoire à Gembloux Agro-Bio Tech.,

Université de Liège et au Professeur Bernard GODDEN de l’Université Libre de Bruxelles

(ULB).

J’exprime mes sincères remerciements aux autorités académiques de l’Université de Kinshasa

(UNIKIN), de la Faculté des Sciences et particulièrement celles du Département de Chimie qui

m’ont permis d’effectuer une bonne partie de mes travaux de recherches doctorales en Belgique.

Je pense singulièrement au Professeur Pius MPIANA qui m’a facilité l’obtention de la bourse

doctorale et les démarches administratives pendant mes séjours à Kinshasa. Je remercie également

le Professeur Paul MAFUKA de m’avoir permis de réaliser une partie de mes analyses dans son

Laboratoire de Pédologie à la Faculté des Sciences Agronomiques de l’Université de Kinshasa. Je

remercie aussi son Assistante Irène KIBAL, responsable du laboratoire.

Qu’il me soit permis d’adresser mes profondes remerciements aux membres du corps

académiques de la Faculté des Sciences, en particulier ceux du Département de Chimie, Université

de Kinshasa pour m’avoir encouragé et soutenu pendant ma formation : Professeur Charles

KABWE, Professeur Christopher KABELE, Professeur Augustin MALUMBA, Professeur

MONAMA, Professeur NOKI, Professeur TABA, Professeur LOBO, etc.

Je tiens à remercier du fond de cœur la Coopération Technique Belge (CTB) de m’avoir octroyé

une bourse de doctorat mixte. Mes remerciements s’étendent également aux encadreurs du staff

Remerciements

administratif de la CTB, en particulier Messieurs Célestin MISIGARO (Bruxelles, Belgique) et

Jean-Claude KAKUDJI (Kinshasa, Rép. Dém. du Congo).

Qu’il me soit permis de remercier avec enthousiasme et très profondément, tout le personnel

administratif, scientifique et technique ancien et actuel du Laboratoire d’Ecologie Microbienne et

Epuration des Eaux, notamment : Thierry FIEVEZ, Marie Christine GERARD, Jean François

D’ATONIO, Sandrine MELITOR, Julie GUISSET, Léandre BERNIER, et mes collègues Dr

Féniel PHILIPPE, Dr Pascal DISA-DISA, Habib BOUHAOUACH, Philippe

MAMBANZULUA etc., pour toute une longue et inoubliable période passée ensemble et dont je

garderai toujours un excellent souvenir. A Thierry FIEVEZ, son assistance technique et ses

conseils ont été plus que nécessaire pour la réalisation de cette thèse.

Je remercie Ir Pascal KASULU coordonateur du Projet Compostière de Quartier (PCQ), section

de la Croix Rouge de la Rép. Dém. du Congo de Lemba (Kinshasa) et de l’Association des

Volontaires pour le Développement Communauteaires (AVODEC) pour le soutien et la

collaboration dans la réalisation de mon travail tant au niveau de la production des composts de

biodechéts ménagers à qu’à l’expérimentation en plein champ au Plateau de Batéké à Balume.

Je remercie également tous ceux qui, de près ou de loin ont contribué à l’édification de cette thèse.

Je pense particulièrement à mes compagnons de lutte et amis : Abélain AMURI, Isabelle

MUKAGATARE, Thierry TANGOU, Robert KISASA, Sylvie MBAMBI, Dr Blaise MBALA, Dr

Jean-Pierre DJIBU, Bébélier MITIMA, Dr Ruben KOY, Dr Paul MALUMBA, Dr Céline

SIKULISIMWA, Dr Tieny NSIAMA, Jacques MUBO, Yve BOTULA, Francis NSIMBA,

Boniface POSHO qui m’ont sans cesse manifesté leur soutien pendant ma formation doctorale.

Mes remerciements les plus profonds s’adressent également à ma famille pour le soutien moral,

matériel et surtout l’amour qui ne cesse de manifester à mon égard. Je pense à ma mère Angéline

KABEDI et à mon défunt père Eugène TSHIBANGU, à ma sœur Micheline KALENDA et son

époux Dr Thomas BAKAJIKA, à mon frère Anaclet TSHIBANDA et son épouse Jeanne MWA

MBUYI, à ma regrettée sœur Oscarine KONGA… et à mes neveux, Steve TSHIBANGU, Jimmy

KABEMBA, Thythy TSHIBUYI, Arcel DIANGO, Junior MULAJA, Patrick KALALA etc., et

nièces, Magalie NGALULA, Bernadette MBOMBO, Nadine TSHIBANDA, etc. Je pense enfin à

mon fils Prince TSHIBANGU et sa mère Bénédicte MUKULA pour tant d’abnégations et des

sacrifices consentis; j’exprime ici l’expression de ma profonde affection.

Je serais qualifié d’ingrat, si j’omettais de remercier la grande famille congolaise de Gembloux

« Congo Gembloux », les ami(e)s belges et les membres de l’Eglise « La Pierre Vivante ». Je pense

plus particulièrement à : David BUSE, Dr Blaize MUZINGU, Didier LIOGE, Edouard

MIBEYA et Fany STOFFEL, Papy MATONDO, Rose-marie PAQUET, Ghislain NTUMBA,

Myriam VANESCH. Que toutes personnes physiques et morales qui ne sont pas citées, trouvent

l’expression de ma sincère reconnaissance et mes vifs remerciements.

Enfin, je rends gloire à Dieu, au seigneur Jésus-Christ pour l’aboutissement de ma formation.

Abréviations et acronymes -i-

Liste des abréviations et acronymes

α : seuil de probabilité

AC : année culturale

AE : acidité d’échange

ANOVA : Analysis of Variance

APA : activité de la monophosphoesterase acide

ATU : allyle trio urée

AUnt : activité de l’uréase non tamponnée

AUt : activité de l’uréase tamponnée

BDM : biodéchets ménagers

C/N: rapport carbone (C) sur azote (N)

CBM : compost des biodéchets ménagers

CDV : compost des déchets verts

CEC : capacité d’échange cationique

CECE : capacité d’échange cationique effective

CECOMAF : centre de commercialisation des produits maraîchers et fruitiers

CFB : compost des déchets de fermes

Cfm : carbone facilement métabolisable

Cmic : carbone microbien

cm : centimètre

cmol(+) : centimole

COM : compost des ordures ménagères

COT : carbone organique total

CPCS : Commission de Pédologie et de Cartographie des Sols

CRC : capacité de rétention au champ

CV : coefficient de variation

Da : densité apparente

DBO5 : demande biochimique en oxygène après 5 jours d’incubation

DCO : demande chimique en oxygène

EA : efficience agronomique des amendements

EAE : effience agronomique de l’élément fertilisant

ETM : éléments traces métalliques

ETP : évapotranspiration

FAO : Food and Agriculture Organisation

FM : fumure minérale

Gx ATB : Gembloux Agro-Bio Tech.

-ii- Abréviations et acronymes

ha : hectare

h : heure

INS : Institut National de Statistique de la République Démocratique du Congo

ISO : International Standard Organisation

KE: coefficient d’efficience

KCE : facteur (coefficient) de calibration

kg : kilogramme

KIN : Kinshasa

λ : longueur d’onde

M : molaire

MB : matière brute

méq : milliéquivalent

mm : millimètre

MO : matière organique

MS : matière sèche

MST : matière sèche totale

µO: micro-organismes

N : normale

NE : différence entre l’azote microbien fumigé et l’azote microbien non fumigé

nd : non déterminé

nm : nanomètre

Nmic : azote microbien

Nmin : azote minéral

Norg : azote organique

NPK : engrais minéral à base d’azote (N), de phosphore (P) et de potassium (K)

Ntot : azote total

ORSTOM : Office de la Recherche Scientifique et Technique d’Outre Mer

P (mm): précipitation exprimée en millimètre

p : probabilité

Pdisp : phosphore disponible

Porg : phosphore organique

Ptot : phosphore total

pH : potentiel d’hydrogène

PCQ/RC : Projet de Compostière de Quartier de la Croix Rouge

qCO2 : quotient métabolique

QR : quotient d’activation respiratoire

Abrviation et acronymes -iii-

RB : respiration basale

RDC ou R.D. Congo : République Démocratique du Congo

Rdt : rendement

RIS : respiration induite par substrat

SBE : somme des bases échangeables

SCA : saison culturale A

SCB : saison culturale B

SENASEM : Service National des Semences (RDC)

SPW : Service Public de Wallonie

t : tonne

Ti= 0,…,5 : traitements

TS B : taux de saturation en bases

TS eff Al : taux de saturation effective en aluminium

TS Beff. : taux de saturation effective en bases

Ulg : université de Liège

Unikin : université de Kinshasa

USA : United State of America

USDA : United States Department of Agriculture

WBR : World Reference Base for Soil Resources

Table des matières -iv-

TABLE DES MATIERES

Introduction générale .................................................................................................................... 1

Chapitre 1. Milieu physique et description des sites de l’étude ........................................................ 5

1.1 Introduction ........................................................................................................................................................ 5

1.1.2 Géologie ................................................................................................................................................ 7

1.1.3 Sol de la RDC ....................................................................................................................................... 7

1.2 Province de Kinshasa et milieu physique ....................................................................................................... 9

1.2.1 Géologie de la Province de Kinshasa .......................................................................................................... 9

1.2.2 Sols de Kinshasa ................................................................................................................................... 10

1.2.3 Caractéristiques climatiques de la Province de Kinshasa ......................................................................... 11

1.2.4 Végétation de la Province de Kinshasa ................................................................................................... 13

1.2.5 Valeur agricole et utilisation de la terre .................................................................................................. 15

1.2.6 Ressources potentielles d’amélioration de la fertilité des sols ..................................................................... 16

1.3 Conclusion partielle .......................................................................................................................................... 18

Chapitre 2. Incidences de matière organique des composts sur des indicateurs biologiques et

chimiques des sols .......................................................................................................................... 21

2.1. Introduction ..................................................................................................................................................... 21

2.2. Compostage des déchets ................................................................................................................................ 22

2.3 Facteurs affectant le processus de compostage ........................................................................................... 24

2.3.1 Température (T°) .................................................................................................................................. 24

2.3.2 pH ........................................................................................................................................................ 25

2.3.3 Aération et humidité ............................................................................................................................. 26

2.3.4 Substrat ................................................................................................................................................ 26

2.3 Déchets d’origine urbaine susceptibles d’être compostés .......................................................................... 27

2.4 Avantages du compostage............................................................................................................................... 28

2.6 Influence du compost sur la dynamique des principaux paramètres physico-chimiques et

biologiques du sol ................................................................................................................................................... 30

2.6.1 Effet sur le carbone organique du sol ...................................................................................................... 32

2.6.2 Effet sur l’azote (N) du sol ................................................................................................................... 32

2.6.3 Effet sur le phosphore ............................................................................................................................ 34

2.6.4 Effets de composts sur les caractéristiques physiques et chimiques du sol .................................................. 35

2.4.5. Effets sur les caractéristiques biologiques du sol ..................................................................................... 38

2.4.6. Action sur les rendements de cultures..................................................................................................... 41

2.4.7 Effets sur l’environnement ...................................................................................................................... 41

2.5 Autres utilisations des composts ................................................................................................... 43

2.6 Conclusion partielle ...................................................................................................................... 44

Table des matières -v-

Objectifs de l’étude .......................................................................................................................... 45

Hypothèses de travail ............................................................................................................................................. 45

Cadre et stratégie de la recherche ......................................................................................................................... 46

Chapitre 3. Matériels et méthodes................................................................................................... 47

3.1. Sites d’expérimentation .................................................................................................................................. 47

3.2 Relevés pluviométriques pendant la période d’expérimentation .............................................................. 48

3.3 Préparation et conditionnement des échantillons de sol ........................................................................... 48

3.4 Analyses physico-chimiques et biologiques ................................................................................................. 49

3.4.1 Analyses physico-chimiques .................................................................................................................... 49

3.4.2. Analyses biologiques des sols ................................................................................................................. 53

3.4.3. Analyses enzymatiques ........................................................................................................................ 54

3.5 Nature et préparation des amendements utilisés......................................................................................... 55

3.6 Conduite des essais .......................................................................................................................................... 57

3.6.1 Dispositif expérimental .......................................................................................................................... 57

3.6.2 Mode d’application et quantités.............................................................................................................. 58

3.6.3 Cultures-tests utilisées et opérations culturales ......................................................................................... 59

3.6.4 Durée des essais, échantillonnage et méthodes d’analyse des sols dans le temps ......................................... 59

3.7 Analyses statistiques des données .................................................................................................................. 60

Chapitre 4. Propriétés et diagnostic de l’état agropédologique des sols des sites étudiés ............. 61

4.1 Introduction ...................................................................................................................................................... 61

4.2 Matériels et méthodes ...................................................................................................................................... 61

4.3 Résultats et discussion ..................................................................................................................................... 62

4.3.1 Caractéristiques physiques ..................................................................................................................... 62

4.3.2 Caractéristiques chimiques ..................................................................................................................... 63

4.3.3 Caractéristiques microbiologiques ........................................................................................................... 69

4.4 Conclusion partielle.......................................................................................................................................... 71

Chapitre 5. Effets de l’application des composts de biodéchets ménagers sur les propriétés

physicochimiques et chimiques des sols ........................................................................................ 73

5.1 Introduction ...................................................................................................................................................... 73

5.2 Matériels et méthodes ...................................................................................................................................... 74

5.3 Présentation des résultats et discussion ........................................................................................................ 74

5.3.1 pH ........................................................................................................................................................ 74

5.3.2 COT & Ntot ........................................................................................................................................ 77

5.3.4 Azote organique (Norg) et minéral (Nmin) ............................................................................................... 83

5.3.5 Phosphore total, phosphore organique et phosphore disponible ................................................................. 87

5.3.6 Complexe adsorbant .............................................................................................................................. 93

-vi- Table des matières

5.3.7 Saturation en Al ................................................................................................................................... 98

5.3.8 Corrélations entre les paramètres physico-chimiques et chimiques ........................................................... 100

5.4 Conclusion partielle ....................................................................................................................................... 102

Chapitre 6. Effets des composts de biodéchets ménagers sur les indicateurs microbiologiques

de la qualité des sols ...................................................................................................................... 105

6.1 Introduction ................................................................................................................................................... 105

6.2 Matériels et méthodes ................................................................................................................................... 106

6.3. Présentation des résultats et discussion .................................................................................................... 106

6.3.1 Biomasse microbienne .......................................................................................................................... 106

6.3.2 Activité microbienne ............................................................................................................................ 111

6.3.3 Carbone facilement métabolisable ......................................................................................................... 116

6.3.4 Activités enzymatiques ........................................................................................................................ 118

6.3.5 Corrélations entre paramètres biochimiques .......................................................................................... 124


Chapitre 7. Efficience des composts de biodéchets ménagers sur les rendements des cultures . 129

7.1 Introduction ................................................................................................................................................... 129

7.2 Matériels et méthodes ................................................................................................................................... 130

7.3 Présentation et discussion des résultats ..................................................................................................... 130

7.3.1 Rendement des cultures ....................................................................................................................... 130

7.3.2 Efficience agronomique des amendements apportés ................................................................................ 138

7.3.3 Efficience agronomique des éléments fertilisants ..................................................................................... 142


8. Conclusions générales et perspectives ...................................................................................... 149

9. Références bibliographiques ..................................................................................................... 155

10. Annexes .................................................................................................................................... 173

Index des figures et des tableaux -vii-

Liste des figures

Figure 1. Carte de la République Démocratique du Congo et pays limitrophes (RDC, 2006). .......... 5

Figure 2. Zones climatiques de la République Démocratique du Congo (Géographie de la RDC,

www.wikipédia.org). ........................................................................................................................................ 6

Figure 3. Sols récents et ferrallitiques de la République Démocratique du Congo (Fahem, 1978). ... 8

Figure 4. Carte de la Province de Kinshasa (De Saint Moulin et al., 2005) ............................................ 9

Figure 5. Erosion de surface et corrélation de dépôt du système de Kalahari (Marcelino, 1995) ....10

Figure 6. Courbes ombrothermiques et bilan hydrique de la région de Kinshasa: (a) Station de

N'Djili et (b) Station de Binza (Koy, 2009). ..............................................................................................13

Figure 7. Carte d'occupation de sols dans la Province de Kinshasa (Musée de Tervuren in Mibeya,

2009). ...............................................................................................................................................................14

Figure 8. Processus théoriques mis en jeu pendant le compostage d'après Itävaara et al. (1995 in

Albrecht, 2007) ..............................................................................................................................................23

Figure 9. Courbe théorique de l'évolution de la température au cours du compostage (Mustin,

1987). ...............................................................................................................................................................25

Figure 10. Schéma de l'influence d'apports de matières organiques sur la stabilité structurale

(Monnier, 1985 in Bauduin, 1986). .............................................................................................................31

Figure 11. Schéma du cycle de l'azote lié à un apport de compost d'après Francou (2003). ............33

Figure 12. Localisation des sites d'étude. ...................................................................................................47

Figure 13. Précipitations enregistrées au cours des saisons culturales (2007-2009) dans la Province

de Kinshasa (Station de Binza Météo). ......................................................................................................48

Figure 14. Schéma du dispositif expérimental dans les sites de Kimwenza, du Mont Amba et de

Balume. ...........................................................................................................................................................57

Figure 15. Evolution du pH dans le sol en fonction des traitements sur les trois sites au cours des

quatre saisons culturales. ..............................................................................................................................75

Figure 16. Evolution du carbone organique total (COT) dans le sol en fonction des traitements sur

les trois sites au cours des quatre saisons culturales. ...............................................................................78

Figure 17. Evolution de l'azote total (Ntot) dans le sol en fonction des traitements sur les trois sites

au cours des quatre saisons culturales. .......................................................................................................79

Figure 18. Evolution de l'azote organique (Norg) dans le sol en fonction des traitements sur les

trois sites au cours des quatre saisons culturales. .....................................................................................84

Figure 19. Evolution de l'azote minéral (Nmin) dans le sol en fonction des traitements sur les trois

sites au cours des quatre saisons culturales. ..............................................................................................86

Figure 20. Evolution du phosphore total (Ptot) dans le sol en fonction des traitements sur les trois

sites au cours des quatre saisons culturales. ..............................................................................................88

Figure 21. Evolution du phosphore organique (Porg) dans le sol en fonction des traitements sur les

trois sites au cours des quatre saisons culturales. .....................................................................................89

-viii- Index des figures et des tableaux

Figure 22. Evolution du phosphore assimilable (Pass) dans le sol en fonction des traitements sur les

trois sites au cours des quatre saisons culturales. .................................................................................... 90

Figure 23. Evolution de la capacité d'échange cationique (CEC) dans le sol en fonction des

traitements sur les trois sites au cours des quatre saisons culturales. ................................................... 95

Figure 24. Evolution du taux de saturation effective en bases (ST Beff) dans le sol en fonction des

traitements au cours des quatre saisons culturales. ................................................................................. 97

Figure 25. Evolution de la saturation effective en Al (STeff Al) dans le sol en fonction des

traitements sur les trois sites au cours des quatre saisons culturales. ................................................... 99

Figure 26. Evolution du carbone microbien (Cmic) dans le sol en fonction des traitements sur les

trois sites au cours des quatre saisons culturales. .................................................................................. 107

Figure 27. Evolution de l'azote microbien (Nmic) dans le sol en fonction des traitements sur les

trois sites au cours des quatre saisons culturales ................................................................................... 110

Figure 28. Evolution de la respiration basale (RB) dans le sol en fonction des traitements sur les

trois sites au cours des quatre saisons culturales. .................................................................................. 112

Figure 29. Evolution de la respiration induite par substrat (RIS) dans le sol en fonction des

traitements sur les trois sites au cours des quatre saisons culturales. ................................................. 113

Figure 30. Evolution du carbone facilement métabolisable (Cfm) dans le sol en fonction des


Figure 31. Evolution de l'activité enzymatique de l'acide monophosphoesterase (APA) dans le sol

en fonction des traitements sur les trois sites au cours des quatre saisons culturales. .................... 119

Figure 32. Evolution de l'activité enzymatique uréase non tamponnée (AUnt) dans le sol en

fonction des traitements sur les trois sites au cours des quatre saisons culturales........................... 122

Figure 33. Evolution de l'activité enzymatique uréase tamponnée (AUt) dans le sol en fonction des


Figure 34. Evolution du rendement relatif en biomasse de l'oseille en fonction des traitements

appliqués sur les sites de Kimwenza, du Mont Amba et de Balume. ................................................. 135

Figure 35. Evolution du rendement relatif en graines d'arachide en fonction des traitements

appliqués sur les sites de Kimwenza, du Mont Amba et de Balume. ................................................. 136

Figure 36. Evolution du rendement relatif en graines de soja en fonction des traitements appliqués

sur les sites de Kimwenza, du Mont Amba et de Balume. .................................................................. 137

Figure 37. Efficience agronomique des différents traitements et cultures à la fin de

l'expérimentation sur les 3 sites de Kimwenza, Mont Amba et Balume. .......................................... 139

Indexes des figures et des tableaux -ix-

Liste des tableaux

Tableau 1. Propriétés chimiques des 50 premiers centimètres des sols du Plateau des Batéké dans

des sites différents (Kasongo et al., 2009). .................................................................................................11

Tableau 2. Sommes des précipitations et moyennes des températures de la région de Kinshasa

dans deux stations météorologiques (1977-2006) obtenues à partir des données de l’Agence

Nationale de Météorologie et de Télédétection par Satellite (METTELSAT). ...................................12

Tableau 3. Caractéristiques chimiques de la couche arable (0-25 cm) et de sous-sol (25-50 cm) du

Plateau des Batéké sous jachère d'Acacia auriculiformis A. Cumm. Ex Benth (Koy, 2009). ................16

Tableau 4. Composition minéralogique des quelque roches de la province de Bas-Congo (Koy,

2009). ...............................................................................................................................................................17

Tableau 5. Paramètres fondamentaux intervenant durant le compostage des déchets (Wass et al.,

1996 ; Damien, 2004; Leclerc, 2001a; Charnay, 2005). ...........................................................................27

Tableau 6. Exemples de la composition de différents composts de déchets, dans quelques villes

africaines d’après Farinet et Niang (2004) tiré de Soclo et al., (1999) pour Cotonou, de Ngnikam et

al. (1993) pour Yaoundé, de Farinet et Sow (1997) pour Bakel, et de Farinet et Copin (1994) pour

les déchets d’abattoir au Sénégal. ................................................................................................................27

Tableau 7. Composition moyenne des ordures ménagères dans différents pays (Biey, 2001;

Francou, 2003; SPW, 2010). ........................................................................................................................28

Tableau 8. Valeurs limites des ETM dans les composts (mg.kg-1) destinés particulièrement à

l'épandage agricole selon le pays (adapté d'Amlinger, 2004 in Amir, 2005 et Moniteur Belge, 2009).

..........................................................................................................................................................................42

Tableau 9. Coordonnées géographiques des sites et profils texturaux des couches arables. ............47

Tableau 10. Composition moyenne de quelques caractéristiques des composts des biodéchets

ménagers utilisés au début de chaque campagne culturale et de la fumure minérale selon les

caractéristiques du fabricant. .......................................................................................................................56

Tableau 11. Quantités des composts BDM apportées (t.ha-1 MB) et d'engrais NPK (kg.ha-1) au

cours de l'expérimentation par saison culturale. .......................................................................................58

Tableau 12. Quelques caractéristiques physiques des sols des sites étudiés. .......................................62

Tableau 13. Caractéristiques physico-chimiques des sols des sites étudiés à l'état initial. .................64

Tableau 14. Valeurs moyennes de carbone & azote microbien, respiration basale & induite par

substrat, quotient d'activation respiratoire, quotient métabolique, carbone facilement

métabolisable, activité de la monophosphoesterase acide, activité de l'uréase tamponnée & non

tamponnée. .....................................................................................................................................................70

Tableau 15. Bilan analytique des apports en carbone organique total par les matières organiques

des composts de biodéchets ménagers et évolution des stocks dans le sol sur quatre saisons

culturales dans les différents sites. ..............................................................................................................82

Tableau 16. Bilan analytique des apports en azote total par les amendements organiques des

composts BDM et évolution des stocks dans le sol sur quatre saisons culturales dans les différents

sites. .................................................................................................................................................................83

-viii- Index des figures et des tableaux

Tableau 17. Proportion en % entre les formes azotées pour les résultats moyens de la dernière

saison culturale pour les trois sites............................................................................................................. 87

Tableau 18. Proportions entre les formes du phosphore pour les résultats moyens de la dernière

saison sur les trois sites de l'étude. ............................................................................................................. 91

Tableau 19. Bilan des apports en phosphore total par les amendements (organiques, minéraux) et

évolution des stocks dans le sol sur quatre saisons culturales dans les différents sites. .................... 93

Tableau 20. Comparaison des moyennes à la fin de la quatrième saison des paramètres

physicochimiques des sols en fonction des traitements ....................................................................... 101

Tableau 21. Corrélations entre paramètres physico-chimiques et chimiques choisis pour les sites de

Kimwenza, Mont Amba et Balume. ........................................................................................................ 102

Tableau 22. Proportions entre les formes microbiennes et totales du carbone, de l'azote total, du

carbone facilement métabolisable comme composante du carbone organique total; et le quotient

d'activation respiratoire (QR) et le quotient métabolique (qCO2) en fonction des traitements pour

les données moyennes de la dernière saison culturale sur les trois sites. ........................................... 125

Tableau 23. Comparaison des moyennes à la quatrième saison des paramètres biologiques en

fonction des traitements appliqués dans les sites de Kimwenza, Mont Amba et Balume. ............. 112

Tableau 24. Corrélations entre paramètres microbiologiques et avec quelques paramètres physico-

chimiques et chimiques choisis pour les sites de Kimwenza, Mont Amba et Balume. ................... 127

Tableau 25. Comparaison des moyennes des rendements à la quatrième saison pour chaque

plante-test utilisée et pour les traitements appliqués sur les 3 sites. ................................................... 131

Tableau 26. Apport moyen par traitement et types d’amendements d'éléments fertilisants N, P2O5

et K2O par saison culturale. ...................................................................................................................... 131

Tableau 27. Efficience agronomique (Ea) des composts BDM (en kg MS/t ) au cours des saisons

culturales en fonction des cultures et traitements à Kimwenza, au Mont Amba et à Balume. ...... 138

Tableau 28. Efficience agronomique (EA) des engrais minéraux NPK au cours des saisons

culturales en fonction des traitements et cultures dans les trois sites de Kimwenza, au Mont Amba

et à Balume en kg MS/t NPK. ................................................................................................................. 141

Tableau 29. Efficience agronomique apparente des éléments fertilisants (N, P2O5, K2O) contenus

dans les composts en kg MS.kg-1 de l’élément, à la quatrième saison à Kimwenza, au Mont Amba

et à Balume. ................................................................................................................................................. 143

Tableau 30. Efficience agronomique apparente des éléments fertilisants (N, P2O5, K2O) contenus

dans les engrais minéraux NPK en kg MS.kg-1 de l’élément, à la quatrième saison à Kimwenza, au

Mont Amba et à Balume. .......................................................................................................................... 144

Tableau 31. Efficience agronomique relative des éléments fertilisants (N, P2O5, K2O) en % à la

quatrième saison culturale à Kimwenza, au Mont Amba et Balume par rapport au traitement T4

(100 kg.ha-1 NPK). ..................................................................................................................................... 146

Tableau 32. Efficience agronomique relative moyenne des éléments fertilisants (N, P2O5, K2O) en

% à la quatrième saison culturale à Kimwenza, au Mont Amba et Balume par rapport au

traitement T5 (200 kg.ha-1 NPK). ............................................................................................................ 146

INTRODUCTION GENERALE

Introduction -1-

Introduction générale

Dans les villes d’Afrique, les ordures ménagères sont composées en grande partie de matière

organique (40 à 90 %). Elles constituent un problème majeur d’hygiène car leur collecte et

leur évacuation nécessitent une organisation entre les ménages et les pouvoirs publics qui fait

défaut dans beaucoup de cas. Aussi, l’élimination de déchets organiques dans les sites

d’enfouissement représente de plus en plus un coût élevé, ainsi qu’un impact négatif sur le

milieu (Smith, 1994 in N’Dayegamiye et al., 2005). Face à cette situation, les pouvoirs publics

doivent trouver des alternatives durables dans la gestion des déchets ménagers.

La ville Province de Kinshasa en République Démocratique du Congo est confrontée à cette

situation et connaît ces dernières décennies une démographie de plus en plus galopante. La

population de Kinshasa s’élèverait à plus de 7 millions d’habitants (RDC, 2009). La

conséquence est l’augmentation importante des déchets solides ménagers qui croît avec la

production des biens de consommation. Bien que le tonnage des déchets produits pour

l’ensemble de la ville ne soit pas connu avec précision, ces derniers contiennent plus de 65 %

de fraction organique biodégradable (Biey, 2001). Cette fraction constitue une source

importante de matière organique pour la production de composts lorsque le système de

collecte et de séparation des déchets solides ménagers à la source est organisé et mis en place.

Il a été démontré que les techniques de compostage (décentralisé et/ou centralisé) offrent

beaucoup d’opportunités dans le contexte actuel de la ville de Kinshasa (Mulaji, 2006). Les

activités agricoles comme débouchés des matériaux compostés se développent dans la ville et

ses environs pour faire face à la demande en produits agricoles et à la crise socio-économique.

Plus de 80 % de la population de Kinshasa vit au moins en partie de l’agriculture et la sécurité

alimentaire reste et demeure la préoccupation majeure de la population.

En ce 21ème siècle en raison de la croissance de la population africaine, le plus grand défi de

l’agriculture et de la production alimentaire est d’atteindre simultanément deux objectifs :(i) la

durabilité, en passant par la conservation des sols et de l’eau et (ii) l’augmentation de la

production pour satisfaire la population en perpétuelle croissance (RDC, 2005). Cependant, la

gestion durable de la fertilité des sols des zones tropicales humides demeure d’actualité, parce

que la majorité de la production agricole dans ces sols tropicaux (cas des pays en

développement) reste encore basée sur le système traditionnel (de culture itinérante). Il faut

également noter que dans ces régions, l’agriculture est essentiellement pluviale et tributaire des

aléas climatiques (températures élevées et fortes pluviométries) en plus des conditions

édaphiques trop souvent défavorables et du processus pédologique naturel qui aboutit

souvent à des sols altérés (acides), continuellement et intensément lessivés (Kanyankogote et

al., 2005). Actuellement, la gestion de la fertilité s’intègre de plus en plus dans la maîtrise de la

fragilité des sols soumis à une forte anthropisation pour répondre aux besoins alimentaires de

la population (Kombele, 2004).

-2- Introduction

L’accès limité à la terre entraîne et continue de provoquer une surexploitation des sols cultivés

conduisant ainsi à une utilisation des terres marginales dans certaines régions. Dans ces

conditions, le système de culture traditionnel qui consiste à éliminer la végétation naturelle

d’un terrain et à le laisser en jachère après culture pendant au moins 2 à 5 ans devient

difficilement applicable. La réduction de la durée de la jachère ne peut être préconisée comme

solution efficiente par rapport aux conséquences de la pratique de cultures successives sur les

sols tropicaux pauvres qui entraînent une dégradation chimique et biologique, limitant la

croissance des végétaux (Dabin, 1984; Tian et al., 2001 in Koy, 2009). Il en résulte la

désaturation du complexe adsorbant et l’acidification plus ou moins forte qui diminuent la

fertilité des sols. Les pertes d’éléments nutritifs observées dans ces sols par les récoltes des

cultures, par l’érosion et par le lessivage qui ne sont pas remplacées par des apports et

l’acidification qui est aussi bien un phénomène naturel né de la pédogénèse, qu’un

phénomène provoqué par la mise en culture, conduit inexorablement à une baisse notable des

rendements (Voundi, 2001). L’exploitation de tels sols exige le relèvement du pH et de la

capacité d’échange cationique, la neutralisation de l’aluminium échangeable et la restauration

de la balance cationique, etc. On recourt généralement au chaulage en vue de neutraliser

l’acidité, plus particulièrement celle associée à l’aluminium échangeable et d’améliorer d’autres

propriétés. Cependant, dans les sols fortement altérés des régions tropicales humides, le

relèvement du pH jusqu’à des valeurs de 6 à 7, requiert des apports fréquents en chaux à

cause de l’effet tampon relativement faible que présentent ces sols (Kanyankogote et al.,

2005).

La Province de Kinshasa est quasi totalement couverte de sols sablonneux hérités des sables

de recouvrement du système Kalahari (Beau, 1975; Sys, 1983). Ces sols appartiennent au grand

groupe des sols ferrallitiques (Compère, 1970). Ils sont caractérisés par un stade avancé

d’altération, présentent une réaction acide et possèdent une faible réserve (balance) des

nutriments (Baert et al., 1991; Marcelino, 1995) qui les rendent marginaux pour l’agriculture

(Malele, 2003a). La faible fertilité chimique et la capacité de rétention en eau très limitée

constituent des sévères limitations de leur potentiel agronomique. Le lessivage des éléments

nutritifs en profondeur est favorisé dans ces sols. Lorsqu’ils sont défrichés et laissés à nu, la

décroissance de l’activité biologique est encore plus rapide (Dzaba, 1987).

En République Démocratique du Congo et notamment dans la Province de Kinshasa, c’est

sans nul doute la dégradation des terres, c’est-à-dire la perte partielle ou totale de la

productivité quantitative et/ou qualitative, ou encore les deux résultant des phénomènes tels

que l’érosion des sols, la perte de fertilité des sols, la détérioration de la structure des sols, le

déboisement, les méthodes culturales inadéquates et les cultures sur les terres marginales qui

est l’impact défavorable le plus important du secteur agricole (RDC, 2005). Généralement, les

agriculteurs ou les fermiers ne sont pas informés de l’état de fertilité des sols utilisés. Dans ces

Introduction -3-

conditions, il est difficile pour les agriculteurs congolais (petits fermiers ou paysans) de

pratiquer une agriculture soutenable et financièrement rentable, à cause des faibles capitaux

dont ils disposent et des multiples contraintes liées à l’indisponibilité d’utilisation des engrais

minéraux ou des amendements commerciaux pour accroître la production. L’accès aux

engrais conventionnels hydrosolubles en application régulière est pratiquement impossible

dans ces conditions. De plus, l’application exclusive des engrais minéraux n’est généralement

efficace que pendant les premières années d’apports continus; on constate en effet une baisse

de rendement après quelques années à cause de la dégradation des propriétés des sols

(Alvarez, 2005; Nyiraneza et al., 2009 in N’Dayegamiye et Drapeau, 2009). Ainsi, le niveau de

matière organique du sol reste le facteur important pour le maintien de la fertilité dans le sol.

L’efficacité des engrais minéraux est liée à la quantité de la matière organique dans le sol

(Charland et al., 2001; N’Dayegamiye et al., 2005; etc.). L’étude d’Aoyama et al. (1999 in

Rousseau, 2005) a montré un effet faible ou nul de la fertilisation minérale sur la qualité du sol

tandis que l’apport en matière organique (fumier) est associé à une amélioration de la

structure du sol et à un stockage de nutriments dans le sol. À part les sols d’origine

volcanique, les sols en zones tropicales sont d’habitude peu fertiles et se dégradent

relativement vite lorsqu’ils sont mis en exploitation pour la production des cultures annuelles.

La FAO (2003) préconise la nécessité de maintenir les taux de matière organique aussi bien

que les éléments chimiques de sol en Afrique subsaharienne et ailleurs sous les tropiques, à

cause de l’extraction des minéraux par les plantes cultivées et de la décomposition rapide de la

matière organique dans le sol sous l’influence de la température élevée.

C’est pourquoi des options alternatives de gestion de la fertilité des sols tropicaux incluant

l’usage des ressources naturelles disponibles localement comme les agrominéraux (roches

naturelles fertilisantes utilisées en agriculture), les déchets d’agro-industrie et les composts de

biodéchets (ménagers) semblent être une nécessité vitale. Dans le contexte de la ville de

Kinshasa, la récupération et le recyclage des déchets biodégradables sous forme de composts

présenteraient une perspective intéressante et une réponse aux agriculteurs. En outre, le

compostage des déchets ménagers apparaît non seulement comme une méthode prometteuse

de recyclage mais aussi d’assainissement de ces déchets. Ce procédé (compostage) permet

d’hygiéniser les résidus ménagers et de les transformer en humus en une période relativement

courte (N’Dayegamiye et al., 2005; Culot, 1996; Culot et al., 1999; Biey, 2001; Charnay, 2005).

Les composts des résidus des déchets ménagers valorisés selon les normes environnementales

peuvent rapidement améliorer la productivité et la qualité des sols (N’Dayegamiye et al., 2005;

Charnay, 2005). C’est pour cette raison que le compostage de résidus (boues des stations

d’épuration, déchets verts, déchets industriels et organiques ménagers, déjections animales)

triés à la source permet la réduction d’utilisation des fertilisants artificiels d’autant que la

quantité des déchets à admettre dans les décharges est en pleine croissance dans plusieurs

pays (Ros et al., 2006a; N’Dayegamiye et al., 2005).

-4- Introduction

Dans une telle perspective, la présente investigation se donne comme objectifs principaux : la

valorisation des déchets ménagers par la production des composts d’une part et l’amélioration

de la fertilité des sols de la Province de Kinshasa d’autre part. Pour cela, il est indispensable :

(i) d’organiser un système de compostage à différentes échelles selon le cas; de connaître les

contraintes à la fertilité de sols; (ii) d’étudier l’influence d’apports en matières organiques sur

la dynamique de l’activité biologique en relation avec la biodisponibilité d’éléments nutritifs;

(iii) apprécier la production des cultures test dues aux apports organiques en fonction des

saisons et évaluer l’efficience agronomique des amendements apportés. Ainsi, cette thèse

repose-t-elle sur l’hypothèse que l’amendement en compost des biodéchets ménagers agit et

modifie favorablement les propriétés du sol.

SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE

Généralités sur le milieu physique et description des sites de l’étude

Incidences des composts sur des indicateurs chimiques et biologiques des sols

Milieu physique et description des sites de l’étude -5-

Chapitre 1. Milieu physique et description des sites de l’étude

1.1 Introduction

La République Démocratique du Congo (figure 1) large de ses 2.344.000 km2 est un pays au

potentiel agricole énorme en Afrique Centrale disposant de 80 millions d’hectares de terres

arables reparties dans trois grandes zones agroécologiques : (i) la cuvette alluviale du fleuve

Congo au centre, d’une altitude variant entre 300 et 500 m, recouverte par des forêts

équatoriales et des marais, peu peuplés; (ii) les plateaux étagés de savanes, qui bordent cette

cuvette au Nord et au Sud, d’une altitude variant de 700 à 1200 m; (iii) les massifs

montagneux volcaniques à l’Est et au Nord-Est, d’une altitude de 1500 à 5000 m (FAO,

2009). Elle est située entre les latitudes de 5°10’ N et 13°00’ S et les longitudes de 11°30’ et

31°00’ E; et limitée au Nord par la République Centrafricaine et le Soudan, à l’Est par

l’Ouganda, le Rwanda, le Burundi et la Tanzanie, au Sud par la Zambie et l’Angola, à l’Ouest

par le Congo-Brazzaville et l’enclave angolaise de Cabinda (Geodata, 1994 in Kombele, 2004).

Figure 1. Carte de la République Démocratique du Congo et pays limitrophes (RDC, 2006).

La position de la RDC, à cheval sur l’équateur, lui permet de jouir d'une alternance des

climats propice à une production ininterrompue des cultures sur toute l’année et un

approvisionnement continu de ses marchés en produits agricoles (Tollens, 2004). Ses

conditions climatiques permettent la culture d’un large éventail de productions tropicales.

-6- Synthèse bibiographique

Bien que les terres agricoles soient, en général, de faible fertilité (Van Wambeke, 1995),

l’agriculture demeure l’activité principale de la population. Environ 75 % de la population

nationale vivent de l’agriculture (RDC, 2006; FAO, 2009). Malheureusement les terres

exploitées annuellement ne couvrent que 10 % des 80 millions d’hectares des terres arables.

Cependant, l’agriculture RD Congolaise est essentiellement pluviale et dominée par les

cultures vivrières destinées à l’autoconsommation. Elle est en deçà des besoins alimentaires

actuels des populations. Le déficit le plus aigu est constaté à Kinshasa. Généralement,

l’augmentation de la production agricole se fait par l’accroissement des surfaces cultivées

plutôt que par l’accroissement de la productivité des terres (FAO, 2009).

1.1.1 Climat

La République Démocratique du Congo comprend plusieurs zones climatiques dont les

caractéristiques différentes créent pour l’agriculture des conditions fort dissemblables.

Contrairement à ce qui se passe dans certaines régions du monde (exemple de l’hémisphère

nord), où les saisons se distinguent principalement par les variations de la température

moyenne, dans la grande partie du territoire de République Démocratique du Congo, la

différentiation saisonnière dépend avant tout de la quantité et de la répartition des

précipitations atmosphériques (Pain, 1978; Vandenput et Van Den Abeele, 1956). On

distingue trois zones climatiques à savoir (figure 2):

Figure 2. Zones climatiques de la République Démocratique du Congo (Géographie de la

RDC, www.wikipédia.org).

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/33/Pluie_rdc.svg


La zone équatoriale, à cheval sur l’Equateur, s’étend jusqu’à 2° latitude Nord et Sud. Son climat

est chaud et humide, le total des précipitations annuelles est au minimum de 1.500 mm et la

température moyenne dépasse 25 °C. L’humidité avoisine le point de saturation.

Les zones tropicales s’étendent au Nord et au Sud de la zone équatoriale jusqu’aux tropiques

(23°27 Nord et Sud). L’année est marquée par la saison des pluies (800 à 1.500 mm) ou la

saison chaude et la saison sèche ou froide variant de 1 à 3 mois dans le Nord et de 1 à 7 mois

dans le Sud. L’humidité relative y est encore élevée (Kinshasa 80 %), mais moindre que dans

la zone équatoriale. La température diurne peut monter à 40 °C ne dépassant pas 25 °C la nuit

au Nord et descendre dans certaines régions aux environs de 3-4 °C.

La zone relativement tempérée, qui comprend toute la partie orientale, d’une altitude de 500 à

4.500 m, englobe les parties les plus élevées. Cette zone accuse, plus encore que la zone

tropicale, de grandes irrégularités dans le régime des pluies.

1.1.2 Géologie

Du point de vue géologique, la République Démocratique du Congo comprend deux régions

d’étendues très contrastées. La première dessine une bande étroite, de moins de 100 km de

large, qui longe la côte atlantique ; des couches marines mésozoïques et cénozoïques y

affleurent. La seconde comprend tout le reste du territoire (Pain, 1978).

1.1.3 Sol de la RDC

Les sols de la République Démocratique du Congo sont extrêmement variés (différentes

échelles) : variété de matériel parental et des conditions de développement. Ces sols

appartiennent au groupe des sols tropicaux profondément altérés et riches en fer et en

alumine, sous l’action d’un climat chaud et humide (Fahem, 1978; Malela, 2003b). On

rencontre côte à côte des ensembles de sols très divers, les plus riches sur des surfaces

limitées et dispersées, les plus pauvres beaucoup plus étendus (figure 3).

On distingue :

(i) les sols minéraux bruts, stériles, qui sont localisés sur les affleurements rocheux et des

cuirasses affleurantes; et les sols récents qui occupent de faibles superficies et

apparaissent mal sur les cartes pédologiques à petite échelle de la RDC. Ces derniers

sont en général les plus fertiles (selon USDA Soil Taxonomy): sols volcaniques

(andosols, 0,5 % du territoire national) au pied des monts Virunga, terres noires sur

alluvions bien drainées, riches en matières organiques, sols à forte teneur en sels

(aridisols) et sols hydromorphes (5 %) mal drainés sont étendus dans la cuvette

centrale, le long des vallées du fleuve Congo et les cours inférieurs de ses principaux

affluents : Lindi, Lomami, Aruwini, Itimbiri, Mongola, Lulonga, Ikelemba, Ruki,

Oubangui, Giri, Moeko; et sur les rives des lacs.


(ii) les sols ferrallitiques. On distingue : - les ferrisols (14 %) à pédogenèse active, localisés

sur les roches de Karoo, dans la grande vallée de Kwango et du Kasaï, au Maniema,

au Nord-Est de la cuvette, au Kivu et au Bas-Congo; - les ferralsols (53,5 %) riches en

argiles (> 20 %) mais à réserves minérales faibles et à pédogenèse arrêtée. Ils occupent

une grande surface dans toute la périphérie du pays. Sous forêt dense, ils peuvent

avoir une certaine fertilité. Enfin, les arenoferrals (26 %), profondément lessivés, sont

des sols sableux à faibles teneur en argile < 20 %, très acides; ils recouvrent plus de ¼

du pays aussi bien sous forêt dense que sous savane ou forêt claire au Kwango, Kwilu,

Kasaï, Katanga, ainsi que sur les plateaux littoraux.

Figure 3. Sols récents et ferrallitiques de la République Démocratique du Congo (Fahem, 1978).

Il ressort de la figure 3 que les sols de la Province de Kinshasa se classent dans les sols

ferrallitiques pauvres ou les arenoferrals (arenoferralsols) dont les caractéristiques sont décrites dans

la section 1.2.2 (Legros, 2007; WRB, 2006).


1.2 Province de Kinshasa et milieu physique

1.1 Localisation des sites

La Province de Kinshasa (figure 4) est située entre 4°18’ et 4°25’ latitude Sud et entre 15°15’

et 15°22’ longitude Est. Elle est limitée au Nord et à l’Est par la Province de Bandundu, au

Sud par la Province de Bas-Congo et à l’Ouest par la République du Congo séparée du fleuve

Congo.

Figure 4. Carte de la Province de Kinshasa (De Saint Moulin et al., 2005)

Les sites d’étude sont tous localisés dans la Province de Kinshasa (figure 4), dans la commune

de Mont Ngafula à Kimwenza (4° 27’ S, 15°17’ EO) pour le premier site; le second site dans

la commune de Lemba au Mont Amba (4°25’ EO, 15°18’ S) et le troisième site dans la

commune de Maluku au Plateau des Batéké à Balume (4°06’ S, 15°52’ EO). Maluku et Mont

Ngafula font partie des grandes communes urbano-rurales où les activités agricoles sont

beaucoup plus développées et occupent plus de 80 % du territoire de la Province de

Kinshasa.

1.2.1 Géologie de la Province de Kinshasa

Selon Flouriot et al. (1975 in Kikufi, 2006), le soubassement du précambrien affleure à hauteur

des rapides sur le fleuve Congo au pied du Mont Ngaliema en aval de Kinshasa et en amont

de la rivière N’djili au Sud. Composé essentiellement de roches gréseuses rouges et finement

stratifiées, il montre par endroits, un pendage léger, signe d’ondulation dans le socle.


Le mésozoïque couvre le cénozoïque (ou le secondaire) recouvrant du tertiaire en légère discordance

dans les collines les plus élevées et sous le Plateau des Batéké. Sa base ou « série de grès

polymorphes » est formée de sables blancs d’âge paléogénique, comportant d’importantes quantités

de grès siliceux (quartzitiques) facilement mobilisables pouvant atteindre 80 à 120 m

d’épaisseur (figure 5). Cependant, la partie supérieure « série d’ocres » appartenant au néogène est

formée essentiellement de sables fins peu argileux sans stratification apparente (ocres ou

bruns, décolorés en surface d’origine fluviatile) (Pain, 1984). Au cours du quaternaire, les

processus d’érosion (figure 5) devenant plus dynamique que la sédimentation et le climat

jouant un rôle prépondérant, les alluvions occupent les parties basses et les fonds des vallées.

ns = neogene surfaces; mts = middle Tertiary; ucs = upper cretaceous surfaces, 1 = series of “sables

ocre”, 3 = mesozoic deposits, 2 = series of “grès polymorphes”, 4 = precambrian deposits

Figure 5. Erosion de surface et corrélation de dépôt du système de Kalahari (Marcelino, 1995)

1.2.2 Sols de Kinshasa

D’après Sys et al. (1961), les sols de Kinshasa sont classés selon l’ordre des kaolisols, sous-ordre

des hydro-xerokaolisols et grand groupe des arenoferrals, classification type des sols du Congo. Ce

sont des sols qui ont été développés sur les sables ocres communément appelés « système de

Kalahari», produits de l’érosion des collines et du démantèlement du plateau. Ces sols sont

constitués par des couches de sables fins souvent de couleur ocre jaune parfaitement

homogénéisés, dépourvus de stratification; avec une teneur en argile généralement < 20 %.

La teneur en matière organique et le degré de saturation du complexe adsorbant y sont faibles.

Pour la Province de Kinshasa, très peu de données disponibles existent sur la caractérisation

chimique et biologique des sols en vue d’évaluer leur fertilité.

Les données récentes ont été obtenues par Kasongo et al. (2009) dans la région du Plateau des

Batéké dans trois sites qui sont indiqués dans le tableau 1 ci-dessus. L’analyse


granulométrique des sols étudiés selon le triangle textural de l’USDA de tous les profils a

montré une texture essentiellement sableuse (> 90 %), laquelle devient un peu plus fine dans

l’horizon Bws (sable-limoneux). Les profils observés sont des arénosols dotés des propriétés

« ferraliques » classifiés comme rubiques ferraliques arénosols (dystriques). La similarité de la

composition texturale des différents profils confirme davantage l’uniformité des conditions de

formation des sols.

Tableau 1. Propriétés chimiques des 50 premiers centimètres des sols du Plateau des Batéké

dans des sites différents (Kasongo et al., 2009).

Caractéristique Sols de Mampu Sols de Mbankana Sols de Kinzono

0-25 cm 25-50 cm 0-25 cm 25-50 cm 0-25 cm 25-50 cm

pH-H2O 5,25 5,10 4,90 5,02 5,27 5,03 pH-KCl 4,31 4,30 4,18 4,38 4,40 4,20 C.O (%) 1,04 0,96 0,85 0,60 1,15 0,72

Ntot (%) 0,05 0,07 0,04 0,04 0,06 0,04 C/N 21 14 21 15 19 18 Pdis (mg.kg-1) 14 5 13 7 16 12 *Caéch 0,26 0,10 0,22 0,09 0,26 0,16 *Mg éch 0,09 0,04 0,08 0,05 0,11 0,06

*K éch 0,04 0,01 0,03 0,02 0,02 0,01 *Naéch 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 *Aléch 1,21 0,99 1,35 1,19 1,43 0,85 *CECE 1,62 1,15 1,69 1,39 1,43 1,05 *CECAc-NH4(pH 7) 2,81 2,11 2,73 1,63 3,07 2,25 Sat.Al (%) 75 87 80 88 72 81 T (%) 15 08 13 11 13 11 **Mn 71,9 nd 75,0 nd 70,3 nd **Fe 68,0 nd 70,4 nd 65,7 nd **Zn 17,0 nd 16,2 nd 13,4 nd **Cu 2,05 nd 2,08 nd 2,12 nd

*= exprimé en cmol(+).kg-1; **= exprimé en mg.kg-1; T= taux de saturation ; nd= non déterminé

Les résultats chimiques indiquent probablement une toxicité aluminique et les valeurs de pH

sont < 5,30. Les valeurs de carbone organique total et de l’azote total obtenues sont

inférieures respectivement à 1,2 et 0,1 %. La teneur en phosphore assimilable (Bray 2) varie

de 5 à 16 mg.kg-1 et la CEC des sols quel que soit l’horizon considéré est faible < 5 cmol(+).kg-

1 indiquant que ces sols ont une capacité de stockage des nutriments limitée (Koy, 2009).

Selon la WRB (2006), ces sols qualifiés de « dystriques » sont moins fertiles et ont des taux

saturation en bases faibles qui varie de 12 à 15 %.

1.2.3 Caractéristiques climatiques de la Province de Kinshasa

La Province de Kinshasa se trouve dans la zone climatique de basse altitude, caractérisée par

un climat tropical chaud et humide de type AW4 suivant la classification de Köppen (Bultot,


1954 in Compère, 1970). On y observe une alternance de deux saisons : une sèche de juin à

mi-septembre et une pluvieuse de mi-septembre à la fin du mois de mai.

La variation de la température moyenne d’un mois à un autre est faible (tableau 2). Les mois

de l’année les plus chauds sont février, mars et avril (± 25,5 °C) et le plus frais est juillet

(22,1°C); avec une amplitude thermique annuelle de 9,45 °C.

Tableau 2. Sommes des précipitations et moyennes des températures de la région de Kinshasa

dans deux stations météorologiques (1977-2006) obtenues à partir des données de l’Agence

Nationale de Météorologie et de Télédétection par Satellite (METTELSAT).

Kinshasa-N'Djili Kinshasa-Binza

Mois P (mm) T °C P (mm) T °C

Janvier 168,6 26,5 175,1 25,7

Février 147,7 27 151,2 26,1

Mars 188,4 27,3 196,8 26,5

Avril 211,6 27,3 208,3 26,5

Mai 142,5 26,5 146,4 25,7

Juin 7,5 24,2 0 23,7

Juillet 1,6 23,2 1,8 22,5

Août 6,6 24,3 6 23,5

Septembre 35,4 26 34,1 25

Octobre 149,7 26,4 145,8 25,6

Novembre 259,6 26,4 261,8 25,5

Décembre 183,8 21,4 193,7 25,5

Annuelle 1498 26 1527 25,1

L’humidité relative moyenne est élevée, atteint sa valeur maximale de 88,1 % en décembre et

son minimum 76,4 % septembre.

Les précipitations de la Province de Kinshasa sont abondantes et inégalement réparties durant

l’année (tableau 2 et figure 6) : pratiquement nulles pendant la saison sèche, de juin à

septembre, elles passent par deux maxima, l’un en novembre et l’autre en avril avec un

minimum secondaire en janvier-février correspondant à une petite saison sèche de 2 ou 3

semaines (Compère, 1970). Cette répartition permet la pratique de deux saisons culturales :

saison A d’octobre à janvier et saison B de février à juin.

La précipitation annuelle de la Province de Kinshasa varie entre 1300 et 1600 mm, avec une

distribution bimodale. Les dates du début et de la fin de la saison pluvieuse varient

grandement d’une année à l’autre. Crabbe (1980 in Koy, 2009) a constaté les dates suivantes

pour le début et la fin de la saison sèche dans la Province de Kinshasa : (i) début, 28 mai

(moyenne) et entre le 12 mai et 22 juin (extrêmes); (ii) fin, 21 septembre (moyenne) et entre le

1er septembre et le 12 octobre (extrême).


Dans la Province de Kinshasa, l’évapotranspiration potentielle (ETP) est de l’ordre de 1250 à

1310 mm et deux maxima sont observés, l’un au début d’octobre et l’autre en fin mars (figure

6). D’après Koy (2009) le bilan hydrique basé sur la capacité de rétention d’eau de 100 mm

par le sol montre que la précipitation n’excède pas l’ETP d’octobre en mai. Un surplus net

d’eau est observé de novembre en mai, alors que durant les mois de juillet, août et septembre,

les sols sont déficitaires.

Figure 6. Courbes ombrothermiques et bilan hydrique de la région de Kinshasa: (a) Station de

N'Djili et (b) Station de Binza (Koy, 2009).

1.2.4 Végétation de la Province de Kinshasa

La végétation naturelle se trouve actuellement localisée dans les régions des collines et sur le

Plateau du Kwango à cause de la pression lié à l’urbanisation (figure 7). Deux types de

végétation prédominent, les galeries forestières et les savanes plus dominantes principalement

dans la région du Plateau des Batéké.


Figure 7. Carte d'occupation de sols dans la Province de Kinshasa (Musée de Tervuren in

Mibeya, 2009).

Les galeries forestières sont présentes dans les parties marécageuses des dépressions

circulaires et aux bords des rivières dans les fonds des vallées. Les espèces les plus

importantes sont : Standtia stipitata Niove, Milletia laurenti De Wild, Pentacletra eetveldeana De

Wild, Strychnos variabilis De Wild et Quassia africana Baill. Les forêts sont fondamentalement

développées dans les sables couverts de la litière à décomposition rapide (Baert et al., 1991).

Les savanes couvrent une grande partie des sols du Plateau de Batéké. On distingue deux

faciès : la savane arbustive et la savane herbeuse (Pauwels et Nzayilu, 1993; Lubini, 1997). La

savane arbustive généralement à la limite de la savane-forêt dans les dépressions des vallées

dont les plus importants sont : Hymenocardia acida Tul., Crossopterix febrifuga (Afzel) Benth.,

Pterocarpus angolensis D.C., Combretum psidioides Welw, Struchnos pungens Solerader, Strychnos

cocculoides Baker, Paropsia brazzeana Baill., Albizia adifianthifolia, Anona arenaria Thonn, Syzygium

macrocarpum Eng. Quelques arbres y sont également trouvés : Dialium englerianium Henriq,

Erythropheum africanum (Welw) Harms et Ochna afzelii Stem Bark (Ladmirant, 1964). La savane


herbeuse couvre la partie sableuse de la zone. Elle est composée principalement des espèces :

Loudetia demeusi (De Wild) Hubbard, Hyparrhenia diplandra (Hack) Stapf., Ctenium newtonii Hack,

Trachypogn thollinii (Franch) Stapf., Digitaria brazzae (Franch) Stapf., Digitaria uniglumis (Rich)

Stapf., et Afromomum alboviolaceuum (Ridley) K. Shum, Sporobolis africana (Poir) Robyns &

Tournay et Rhynchalytrum roseum (Nees) Stapf. & Hubb., etc.

1.2.5 Valeur agricole et utilisation de la terre

Les sols de la Province de Kinshasa ont une valeur agronomique assez limitée et sont

marginaux, à cause de leur pouvoir de rétention en eau faible et de leur valeur de fertilité

chimique bas (Malele, 2003a). Leur utilisation varie largement avec le type de sol et des

cultures pratiquées (Koy, 2009). En général, au Plateau des Batéké les sols sont utilisés pour la

culture annuelle du maïs (Zea mays L.), du manioc (Manihot esculenta Crantz), de l’arachide

(Arachis hypogaea L.) comme cultures les plus importantes et du soja (Glycine max L. Merr). Les

sols des dépressions fermées n’ont pratiquement aucune valeur agricole, ils sont

sporadiquement utilisés pour la culture de l’arachide.

En vue d’augmenter le potentiel agronomique des sols de Kinshasa principalement dans la

région du Plateau des Batéké au Nord Est dans le secteur de Mampu-Mbakana, le

gouvernement de la RDC avec l’appui de l’Union Européenne et de la fondation Hanns-

Seidel, a introduit un système d’« agroforesterie ». L’Acacia auriculiformis A. Cumm ex Benth

s’est avéré la légumineuse la mieux adaptée aux conditions édaphique et climatique de la

région (Koy, 2009). Les forêts d’Acacia constituées sont exploitées en utilisant le système de

rotation (jachère) et la technique de culture sur brûlis. La période de rotation varie de 8 à 17

ans. Elle est suffisamment longue pour la restauration de la fertilité du sol et permettre une

culture annuelle continue. La fertilisation minérale n’est pas généralisée dans le système

agricole de Kinshasa. Le tableau 3 donne une illustration de la durée de la jachère sous Acacia

sur les propriétés chimiques des sols du Plateau des Batéké (Koy, 2009).

Chez les maraîchers, l’usage des fumiers de ferme et des déchets ménagers bruts est assez

répandu dans les périmètres de maraîchage dans le centre de Kinshasa (à Lemba échangeur,

Bandal mollard, Limete Funa, etc.) et la périphérie (Kimwenza, N’Djili Brasserie,

CECOMAF) pour la production des légumes feuilles tels amarante (Amaranthus hybridus L.),

oseille (Hibiscus sabbariffa L.), pointe noire (Brassica pekinesis Lour.), patate douce feuilles

[Ipomoea batatas (L.) Lam], ciboule (Allium fistulosum L.), épinard (Basella alba L.), etc. et des

légumes fruits tels que le gombo [Abelmoschus esculentus (L.) Moench], l’aubergine (Solanum

melongena L.), la tomate (Solamun lycopersicum L.), le piment (Capsicum annuum L.), etc. (Muzingu,

2010; Makumbelo et al., 2002).


Tableau 3. Caractéristiques chimiques de la couche arable (0-25 cm) et de sous-sol (25-50 cm)

du Plateau des Batéké sous jachère d'Acacia auriculiformis A. Cumm. Ex Benth (Koy, 2009).

Jachère pH (1 :2,5) Corg Ntot C/N Ca2+ Mg2+ K+ Na+ SBi Al3+ CEC7ii

(année) pHH2O pH-KCl …….%........

………………(cmolc.kg-1)…………….………

Sol de surface (0-25) cm

0iii 4,97c 4,30b 0,86a 0,05a 19b 0,24 0,09 0,04 0,02 0,39 1,03 2,5 4 4,72b 4,20ab 1,16b 0,08b 15b 0,29 0,10 0,01 0,04 0,44 1,26 3,0 8 4,66ab 4,15ab 1,87c 0,18c 11a 0,29 0,12 0,01 0,01 0,43 1,40 3,3 10 4,61ab 4,18ab 1,97d 0,19c 10a 0,65 0,14 0,05 0,01 0,84 1,27 4,0 17 4,51a 4,12a 2,92e 0,28d 10a 0,68 0,20 0,02 0,03 0,93 2,00 4,8

Sous sol (25-50 cm)

0iii 4,89b 4,27b 0,77a 0,04 19b 0,08 0,04 0,01 0,01 0,14 0,85 2,0 4 4,78ab 4,18ab 1,03b 0,08b 13a 0,16 0,01 <0,01 <0,01 0,17 0,89 2,5 8 4,78ab 4,20ab 0,97b 0,08b 12a 0,21 0,01 <0,01 0,03 0,25 0,98 2,9 10 4,65a 4,15a 1,00b 0,08b 13a 0,38 0,03 0,02 <0,01 0,45 0,83 2,3 17 4,40a 4,10a 1,31c 0,10b 13a 0,02 0,02 0,01 0,01 0,47 1,30 4,5

i Somme des bases ; ii CEC au pH 7,0 (NH4OAc 1M) ; iii correspond à la savane ; les moyennes suivies des différentes

lettres au sein d’une colonne sont statistiquement différentes (p<0,05).

1.2.6 Ressources potentielles d’amélioration de la fertilité des sols

L’utilisation des ressources naturelles locales disponibles comme amendements naturels doit

être encouragée comme une alternative de gestion intégrée et adaptée de la fertilité des sols,

susceptible d’améliorer leur productivité par l’intensification de la production agricole. La

Province de Kinshasa présente quelques potentialités en ressources locales pouvant être

utilisées dans l’amélioration de la fertilité des sols. C’est le cas des déchets des sociétés

agroalimentaires (tourteaux des brasseries, parche de café, etc.), les déchets d’ordures

ménagers, les agrominéraux, fumiers de fermes, etc. Certaines de ces ressources sont connues

et exploitées par les agriculteurs, mais offrent une disponibilité limitée. Dans beaucoup de cas,

ces ressources ne sont pas exploitées, à cause de leurs coûts prohibitifs ou tout simplement de

leur méconnaissance (Ruganzu, 2009).

1.2.6.1 Agrominéraux

Certains agrominéraux ou matériaux géologiques représentent une ressource potentielle

d’amendements minéraux pour la production agricole. Ce sont des roches et minéraux

pourvoyeurs de nutriments : roches phosphatées, sels d’azote et de potassium, roches

silicatées basiques, roches calcaires, dolomie agricole, etc. La Province de Bas-Congo voisine

de Kinshasa possède les agrominéraux (la dolomie rose, la roche verte, le phosphate, etc.)

susceptibles d’être utilisés dans la fertilisation des sols (Koy, 2009).

Koy (2009) a montré que ces ressources sont susceptibles de libérer les nutriments requis

pour la croissance des plantes une fois appliquées aux sols tropicaux pauvres. Le tableau 4 ci


dessous donne la composition chimique moyenne de quelques agrominéraux de la province

de Bas-Congo (Koy, 2009).

Tableau 4. Composition minéralogique des quelque roches de la province de Bas-Congo

(Koy, 2009).

Paramètres analysés

Dolomie rose (Kimpese)

Roche verte (Gangila)

Phosphate (Kanzi)

SiO2 (%) 6,44 42,82 37,80 Al2O3 (%) 1,55 16,17 9,22 Fe2O3 (%) 0,79 14,88 4,69 CaO (%) 30,25 7,51 14,44 MgO (%) 16,99 10,46 0,13 Na2O (%) 0,64 2,55 0,29 K2O (%) 0,09 0,09 0,52

P2O5 (%) 0,16 0,23 21,99

pH-H2O 10,5 8,7 5,7

Cd (mg.kg-1) nd nd 1,83 Pb (mg.kg-1) nd nd 1,26 Cr (mg.kg-1) nd nd 51

nd : non déterminé

La disponibilité de ces ressources reste limitée aux agriculteurs (paysans & maraîchers) en

fonction de la distance du lieu de prélèvement, aux moyens et surtout de leurs

méconnaissances.

1.2.6.2 Fumier de ferme

Depuis bien longtemps, le fumier est connu comme l’une des voies efficaces d’amélioration de

la fertilité et de la production des cultures dans les sols tropicaux (Dennison, 1961 in Kihanda et

al., 2006). Il constitue une source de nutriments (N, P, K). La composition et la valeur

fertilisante du fumier sont variables en fonction de l’espèce animale, de la qualité du fourrage et

de la litière, ainsi que des conditions de fermentation et de conservation (Leclerc, 2001a).

Son utilisation est la plus courante en zone de maraîchages. Comme partout en Afrique, la

production du fumier est surtout réalisée dans des petites fermes où le bétail est mis et nourri à

l’étable dans le but d’en récolter un maximum de matières fertilisantes en faveur des cultures

vivrières. La quantité produite dépend de la taille du bétail et du système d’élevage. Cet élevage

est basé sur les bovins, les ovins, les caprins, les porcins, les lapins et la volaille. Le nombre

d’animaux diffère d’une ferme à une autre, suivant les possibilités de les entretenir. Par ailleurs,

la disponibilité du fumier est de plus en plus limitée par rapport au nombre d’exploitants et des

têtes de bétail rendant insuffisant tout système d’intensification de l’agriculture (Ruganzu, 2009;

Muzingu, 2010); ce qui oblige à recourir à des voies alternatives complémentaires.


1.2.6.3 Epandage des déchets organiques et compost.

L’épandage des déchets d’ordures ménagères en agriculture est très répandu en Afrique de

l’Ouest et à Kinshasa (Waas et al., 1996; Nzuzi, 1999; Muzingu, 2010). Ce sont les maraîchers

urbains et péri urbains qui s’adonnent à cette forme de valorisation sans compostage. Cette

pratique bien que bon marché, entraîne par ailleurs de sérieux inconvénients. Elle peut être

responsable d'une diminution de la productivité agricole des sols par l'immobilisation

momentanée de l'azote minéral par les microorganismes responsables de la dégradation de la

matière organique dans la mesure ou le rapport C/N est élevé. Elle comporte également des

risques de propagation de certaines maladies cryptogamiques, de certains rongeurs, et des

risques de contamination importante par les graines de mauvaises herbes. En outre, ces déchets

frais ont été en contact avec diverses matières et peuvent être contaminés par les métaux lourds.

D'un point de vue hygiénique, ils risquent de propager des maladies pouvant s'introduire dans la

chaîne alimentaire (Culot et al., 1999; Muzingu, 2010).

Le compost est obtenu par compostage des déchets organiques. Dans le cas des biodéchets

ménagers, le compostage est adapté aux pays en développement du fait de la proportion

importante de matière organique contenue dans les déchets urbains et de la volonté de réduire

le gisement entrant en décharge (Charnay, 2005). De plus, ce traitement permet l’obtention un

amendement organique indispensable au sol, le compost. L’utilisation des composts dans la

fertilisation des sols n’est pas très développée à Kinshasa par manque d’un système de gestion

globale des déchets tant au niveau de la mairie que des municipalités (Mulaji, 2006). La richesse

en matière organique (> 65 %) (Biey, 2001) et la quantité des déchets produits dans la ville de

Kinshasa offrent une bonne opportunité d’utilisation des composts dans la fertilisation des sols.

Le gisement généré par les déchets ménagers à Kinshasa est estimé à 3,5 mille tonnes par jour

(Nzuzi, 2008). Le tri à la source et la collecte sélective des biodéchets permet d’obtenir un

matériau valorisable par compostage en produisant un amendement organique de qualité

(Leclerc, 2001b).

1.3 Conclusion partielle

La population africaine vit essentiellement de l’agriculture, et les sols constituent la base de leur

survie. Malheureusement, la majorité des sols sous climats tropicaux possèdent des facteurs

limitants majeurs pour la croissance des cultures, en raison du déséquilibre de la balance

exportation-restitution des nutriments et des conditions pédoclimatiques de la région, lesquelles

accélèrent la dégradation de la fertilité chimique des sols.

Les facteurs majeurs qui affectent la production agricole dans la Province de Kinshasa sont

ceux liés aux conditions géomorpho-pédologiques du fait que la quasi-totalité des sols est

sableuse et anthropisée. L’intensification des activités humaines notamment le déboisement et

la pratique des méthodes culturales inadéquates affecte davantage le stock en matière


organique de l’horizon bioactif du sol, qui entraîne la dégradation de la structure des sols et

par conséquent, occasionne l’érosion et la baisse de la fertilité des sols. La faible teneur en

matière organique, principale source de carbone et de réserve nutritive et pourvoyeur d’un

complément de la CEC constitue la grande limitation édaphique pour la productivité des sols.

Le recours aux amendements minéraux synthétiques, comme le chaulage, généralement en

grande quantité pour relever le pH et maintenir la production agricole ne semble pas être une

solution efficace vu les conditions socio-économiques des agriculteurs et à cause de l’effet

tampon faible que présentent ces sols. De plus, la mise en jachère est longue et ne donne pas

des résultats satisfaisants à cours terme.

L’exploitation de ces sols exige un relèvement de la matière organique disponible capable

d’apporter des éléments minéraux essentiels et améliorer les propriétés physico-chimiques et

biologiques de ces sols. Il existe plusieurs types de matières organiques susceptibles d’être

apportées aux sols. Cependant, la voie consistant à diversifier les ressources organiques

disponibles localement et à moindre coût mérite d’être explorée. C’est le cas des composts de

biodéchets ménagers. La valorisation de la matière organique des déchets domestiques sous

forme de composts doit être intégrée comme mode de gestion dans la relance de la

fertilisation de ces sols. Cette pratique de recyclage des résidus domestiques par compostage

n’est pas très répandue à Kinshasa. Le chapitre suivant donne quelques informations

essentielles sur l’impact d’apport de matières organiques des composts aux sols.

Incidences des composts sur les indicateurs chimiques et biologiques des sols -21-

Chapitre 2. Incidences de matière organique des composts sur des indicateurs biologiques et chimiques des sols

2.1. Introduction

Les matières organiques sont des constituants complexes du sol. Elles peuvent être classées

en trois compartiments distincts dans les sols cultivés (Leclerc, 2001a) : la matière organique

vivante, végétale, animale et micro-organismes, qui englobe la totalité de la biomasse en

activité; la matière organique morte mais fraîche (figurée), débris d’origine végétale (résidus

végétaux, exsudats) et d’origine animale (déjections et cadavres); et l’humus (matière

organique amorphe), dû à la recombinaison des déchets en dégradation et représentant toutes

les autres formes de matière organique liées à la fraction minérale du sol, et plus ou moins

résistantes à la biodégradation. L’humus est la fraction la plus importante qui assure la

formation du complexe argilo-humique et la micro-agrégation des sols. La fraction des autres

compartiments, dite labile, est constituée de carbone organique jeune et est reliée à la macro-

agrégation des sols, à leur capacité de minéralisation et à leur activité biologique (Quenum et

al., 2004).

La matière organique est d’une importance fondamentale dans la durabilité pour la fertilité

des sols et donc pour une production agricole durable, du fait de ses effets physiques,

chimiques et biologiques (FAO, 2005; Farinet et Niang, 2004; Tejada et al., 2008a). Son

influence sur les propriétés du sol dépendra de la quantité et du type de matière organique

ajoutée (Tejada et al., 2009b). Pour certains auteurs, la matière organique, et plus

particulièrement l’humus, serait un facteur de sécurité et d’économie dans la production

végétale. Le taux de matière organique d’un sol serait l’un des indicateurs les plus sensibles de

son évolution. Un sol cultivé vieillit inéluctablement car, que la culture soit intensive ou non,

les pertes par minéralisation de matières organiques sont toujours supérieures aux apports des

cultures par rapport à celles des végétations naturelles (FAO, 2005; Chaussod et al., 1992). Les

méthodes dites modernes de fertilisation et de travail du sol, conjuguées à une intensification

parfois mal maîtrisée (monoculture, abandon des jachères), accélèrent ce vieillissement de

l’humus. L’apport de la matière organique au sol revêt alors une dimension capitale. Son

intérêt se mesure cependant à long terme, selon son aptitude à se transformer en humus

(forme stable de cette transformation). Outre l’amendement des sols cultivés, la matière

organique peut sous certaines conditions être utilisée pour remplacer le sol. Elle doit dans ce

cas présenter des caractéristiques physico-chimiques bien particulières, qui la rendent

compatible avec la germination des semences et les premiers stades de développement des

plantes. Une des sources potentielles de restitution de la matière organique au sol est le

compost, qui peut être obtenu par compostage des déchets de diverses origines. Dans le cas

de notre étude, nous allons nous intéresser plus au compost des biodéchets ménagers.

-22- Synthèse bibliographique

2.2. Compostage des déchets

Les déchets solides ménagers constituent un gisement de matières organiques fraîches et

transitoires, précurseurs de l’humus. Ils contiennent également des composés minéraux sous

diverses formes, qui peuvent contribuer à la fertilisation des sols. Pour les déchets urbains,

s’ils sont collectés séparément après le tri des ordures ménagères, les matières organiques

recyclables permettent de produire une matière organique de grande qualité pour l’agriculture

et l’horticulture.

Définition et mécanismes impliqués

Il existe de nombreuses définitions du compostage dans la littérature, mais une définition très

générale pourrait être, le compostage est un procédé biologique aérobie de dégradation et de

transformation de la matière organique permettant d’obtenir un produit valorisable à partir

d’un déchet. De façon précise, le compostage est défini comme « un processus contrôlé de

dégradation des constituants organiques d’origine végétale et animale, par une succession de

communautés microbiennes évoluant en condition aérobie, entraînant une montée en

température, et conduisant à l’élaboration d’une matière organique humifiée et stabilisée. Le

produit ainsi obtenu est appelé compost » (Francou, 2003).

Le processus de compostage est souvent comparé à celui de l’humification naturelle des

résidus organiques en substances humiques dans les sols mais est en fait assez différent. Le

compostage accélère la transformation biologique aérobie de la matière organique impliquant

la formation de substances humiques et engendrant un produit stable, le compost

Généralement, il existe deux types de compostage, en présence de quantités suffisantes

d’oxygène ou avec carence d’oxygène. La nature du processus de décomposition y est

directement liée. Lors de carences en oxygène (O2), les micro-organismes anaérobies

dominent et élaborent des composés intermédiaires tels que des acides gras volatils, du

méthane (CH4), du sulfure d’hydrogène (H2S) et quelques autres substances spécifiques des

fermentations anaérobies. En l’absence d’oxygène, ces composés ne sont pas métabolisés et

s’accumulent. Un grand nombre de ces composés présentent de forts pouvoirs olfactifs et

certains d’entre eux peuvent entraîner une phytotoxicité lors de l’épandage des composts

obtenus dans ses conditions comme amendements organiques. Le compostage avec des

poches anaérobies est un processus s’effectuant à basse température; ainsi, les graines

d’adventices et les pathogènes ne sont pas affectés et nécessite davantage de temps pour être

détruits qu’en cas de compostage parfaitement en présence d’oxygène (Albrecht, 2007). Ces

inconvénients contrebalancent fortement les avantages de ce procédé et notre étude a porté

sur le compostage aérobie, bien que certaines études (He et al., 2000 & Beck-Friis et al., 2001

in Albrecht, 2007) aient rapporté la présence possible de zones anaérobies dans un compost

dit « aéré ». De telles zones s’expliquent par l’intense activité microbienne consommatrice

Incidences des composts sur les indicateurs chimiques et biologiques des sols - 23-

d’oxygène et génératrice de gaz carbonique, souvent combinée à un manque d’aération du

compost.

De ce qui précède, le compostage est donc un processus aérobie qui requiert la présence de

l’oxygène pour favoriser, la décomposition de la matière organique par les micro-organismes

en conditions contrôlées (Biey, 2001; Ryckeboer, 2001). Il permet la décomposition

(dégradation) des matières organiques simples et complexes par une succession écologique

des micro-organismes aérobies (bactéries, champignons, protozoaires) durant le processus

(Amir, 2005; Mustin, 1987; Leclerc, 2001 ab) et une conservation des éléments nutritifs de ces

matériaux (Kaiser, 1981; De Bartoli et al., 1983; Anid, 1983; Francou, 2003; Girard et al.,

2005). Le but est de convertir biologiquement les composés organiques sous une forme

stabilisée et de détruire les organismes pathogènes pour l’homme et pour les plantes par un

échauffement naturel de la masse à composter à une température de plus ou moins 60°C.

Finstein et Moris (1975) expliquent que, dans la plupart des écosystèmes, la libération de

chaleur d’origine biologique est très diffuse et disparaît trop rapidement pour engendrer une

élévation de température significative (Albrecht, 2007). Cependant, la décomposition de

matières organiques reste un cas à part pouvant produire une intense chaleur. En effet, le

processus de compostage peut être très simplement schématisé ou représenté par l’équation

ci-dessous pour la production de chaleur au cours de l’action de micro-organismes en

présence d’oxygène (O2). La matière organique peut alors subir deux types de processus : une

minéralisation complète jusqu’au CO2 ou une humification et une production des substances

humiques (figure 8) :

Figure 8. Processus théoriques mis en jeu pendant le compostage d'après Itävaara et al. (1995 in Albrecht, 2007)

enzymes

microbes (bacteria, fungi, actinomycetes)

ORGANIC MATTER

- proteines

- carbohydrates

- lipids

- lignin

HUMUS

C/N ratio

Moisture

Temperature

pH CO2

HEAT

O2


Le taux de dégradation est affecté par la taille des particules, la température, l’oxygène,

l’humidité des matériaux et le rapport C/N (Biey, 2001; Ryckeboer, 2001).

2.3 Facteurs affectant le processus de compostage

Pour fournir un produit fini de qualité, le processus de compostage doit être aérobie, rapide,

sans mauvaise odeur et avec production de chaleur. Dans cette optique, plusieurs paramètres

sont à prendre en considération et doivent être maîtrisés. Cependant, différents

prétraitements de la matière organique doivent être effectués en vue d'optimiser le

déroulement du processus à savoir une séparation à la source et des collectes sélectives pour

limiter les contaminations de la matière organique (métaux lourds, métaux ferreux, plastiques,

etc.) et l'élimination des matériaux non biodégradables dans le cas des déchets solides

ménagers.

Les paramètres fondamentaux du compostage sont la température, le pH, l’humidité,

l’aération, la taille des particules et la disponibilité des nutriments ainsi que la forme et taille

du mélange. Ils influencent conjointement la vitesse et l’activité des micro-organismes et

régissent donc le déroulement même de la fermentation.

2.3.1 Température (T°)

Plusieurs phases théoriques se succèdent au cours du compostage (figure 9). Dans les

conditions optimales, le compostage à prédominance aérobie se déroule en trois phases

( Ryckeboer, 2001; Godden, 1986; Leclerc, 2001a) : ( i) une phase mésophile durant les

premiers jours de compostage envahie par les micro-organismes mésophiles indigènes

(bactéries et champignons essentiellement), pendant laquelle les substances facilement

biodégradables (sucres simples, acides aminés, alcools, lipides) et une partie des polymères

(protéines, acides nucléiques, amidon, pectines, hémicellulose, cellulose…) sont rapidement

métabolisées, entraînant ainsi une augmentation de la température jusqu’à environ 40°C, (ii)

une phase thermophile, pendant laquelle la température atteint 50 à 80 °C et à laquelle ne

résiste que les micro-organismes thermophiles ou thermotolérants (actinomycètes et bactéries

thermophiles); et (iii) une phase de maturation et de stabilisation au cours de laquelle la

température tombe lentement jusqu’à la température ambiante, le matériau est recolonisé

progressivement par les micro-organismes mésophiles bénéfiques incluant ceux qui sont

antagonistes à des champignons pathogènes des plantes. Plus les molécules organiques sont

complexes, plus la biodégradabilité diminue et plus la durée de décomposition est longue

(Godden et Penninckx, 1987). La delimitation de ces phases est essentiellement basée sur les

gradients et les effets différentiels de la température sur les populations microbiennes. Les

processus d’humification prédominent ainsi que la dégradation lente des composés résistants

qui dure jusqu’à l’utilisation des composts (Francou, 2003).


Figure 9. Courbe théorique de l'évolution de la température au cours du compostage (Mustin,

1987).

2.3.2 pH

Une phase acidogène se produit au début du processus de dégradation : production d’acides

organiques et de dioxyde de carbone (CO2) par les bactéries acidogènes, décomposeurs du

matériel carbone complexe, provoquant ainsi une diminution du pH initial. La seconde phase

correspond à une alcalinisation : hydrolyse bactérienne des composés azotés avec production

d’ammoniac (NH3) associée à la dégradation de protéines et à la décomposition d’acides

organiques (Charnay, 2005; Mustin, 1987). Le pH final optimal se situe donc vers la neutralité

en fonction de la nature du substrat (Damien, 2004). Le suivi du pH est un indicateur du

degré de décomposition biologique et biochimique. La première phase acidogène est

difficilement observable car les acides gras volatils sont rapidement consommés comme

l’indiquent les études de Canet et Pomares (1995) ou celles de Sanchez-Monedero et al. (2001)

(Charnay, 2005).


2.3.3 Aération et humidité

L’humidité et l’aération sont étroitement liées (Lardinois, 1993). L’aération insuffisante durant

le processus de compostage produit des odeurs nauséabondes et des substances toxiques.

L’oxygène utilisé par les micro-organismes provient de l’air présent dans les espaces ouverts

entre les particules et la masse de compostage. Si les espaces (interstices) sont remplis d’eau,

l’air est exclu et l’activité aérobique diminue (anaérobie). L’aération peut être accomplie par

retournement d’andains (compostage ouvert), par les retourneurs tabulaires (monts de

compost), les enjambeurs (pour les andains triangulaires) ou par aération forcée (soufflerie)

souvent moins efficace que le retournement.

Le taux maximum d’humidité permissible varie avec la nature des déchets compostés, mais un

taux de 55 à 65 % est généralement adéquat. L’eau est nécessaire au développement des

micro-organismes et peut être apportée par arrosage selon le cas. Si le tas est trop sec, le

processus de compostage est lent ou arrêté, alors qu’au dessus de 65 %, des conditions

anaérobies se rencontrent.

2.3.4 Substrat

Le substrat pour compostage peut être tout résidu organique qui fournit les nutriments requis

aux micro-organismes. L’azote est l’élément essentiel qui doit être ajusté dans le rapport C/N

lequel ne doit pas dépasser 30/1. A des rapports C/N élevés, le processus se ralentit et la

qualité du produit final est parfois mauvaise. Au faible ratio de C/N < 15, la perte d’azote

peut se produire par volatilisation de l’ammoniac.

Le compostage est renforcé par l’uniformité des particules et la réduction de la taille des

particules avant le processus est avantageux mais une proportion de particules de grosses

tailles (minimum de 3-4 cm) est nécessaire pour éviter l’effondrement du tas et le manque

d’air consécutif. La taille optimale et la distribution dépendent des matériaux compostés. Les

micro-organismes ne peuvent prendre que des composés solubles dans les cellules pour leurs

métabolismes, les matières organiques solides sont généralement dégradées plus lentement

que les matières organiques solubles.

Le tableau 5 ci-dessous donne brièvement les rôles que jouent chacun des paramètres qui

contrôlent le compostage en plus du pH.

Au terme du processus de compostage, les produits obtenus (composts) sont très variés,

résultant de plusieurs paramètres notamment, la diversité de la nature des déchets compostés,

le degré de maturité, la diversité des procédés de compostage, l’optimisation ou gestion du

processus, etc. Le tableau 6 suivant donne en exemple la composition moyenne de différents

composts dans les villes de quelques pays africains et en France.


Tableau 5. Paramètres fondamentaux intervenant durant le compostage des déchets (Wass et

al., 1996 ; Damien, 2004; Leclerc, 2001a; Charnay, 2005).

Paramètres Recommandations Remarques

Dimension des particules

broyage sur maille de 25 mm

favorise l’attaque microbienne

Retournement régulier suivant le procédé

assure une bonne aération

Humidité 50 % à 60 % au départ assure l’eau nécessaire au métabolisme microbien

Rapport C/N 30 au départ Assure une meilleure immobilisation microbienne de l’azote

pH ne pas dépasser 8,5 évite les pertes en azote Contrôle des organismes pathogènes

température 60 à 70° C pendant au moins 24h

assure une bonne hygiénisation

Tableau 6. Exemples de la composition de différents composts de déchets, dans quelques

villes africaines d’après Farinet et Niang (2004) tiré de Soclo et al., (1999) pour Cotonou, de

Ngnikam et al. (1993) pour Yaoundé, de Farinet et Sow (1997) pour Bakel, et de Farinet et

Copin (1994) pour les déchets d’abattoir au Sénégal.

MST MO C/N Valeur fertilisante (% brut) % (% MST)

N P2O5 K2O

COM, Cotonou 60 20 21 0,5 0,0 0,3 COM, Bakel 80 14 28 0,3 0,0 0,4 COM, Yaoundé - 18 14 0,8 0,1 0,6

COM & CDV, France

63 38 - 1,6 1,1 1,5

CDV, France 58 52 20 1,6 0,5 1,5 CDA, Sénégal 70 52 16 2,0 2,3 1,8 CFB, France 53 60 8,6 2,9 2,3 1,8 Tourbe 38 69 41 1,1 0,2 0,1

COM : compost d’ordures ménagères, CDV : compost de déchets verts, CFB : compost de déchets de ferme, CDA :

compost de déchets d’abattoir.

2.3 Déchets d’origine urbaine susceptibles d’être compostés

Les déchets urbains contiennent toutes sortes de matériaux, tant naturels que synthétiques.

Certains de ces matériaux sont fermentescibles, d’autres non, mais les proportions entre ces

deux types de composés varient suivant des critères locaux et saisonniers. Cette variation

quantitative et qualitative dépend du temps, du lieu, des habitudes et des modes de vie des

personnes. Le tableau 7 suivant donne une illustration indicative de la composition moyenne

des ordures ménagères dans quelques pays d’Afrique et du Nord d’après Biey (2001), Francou

(2003) et (SPW, 2010), qui mentionnent des différences importantes en termes de


composants fermentescibles, papiers-carton, verres, chiffons, plastiques, métaux et sables. Ces

différences peuvent s’observer d’un pays à l’autre et d’une ville à l’autre surtout dans les cas

des pays en voie de développement. La fraction fermentescible des déchets est surtout

dominante dans les villes africaines dépassant les 55 %.

Tableau 7. Composition moyenne des ordures ménagères dans différents pays (Biey, 2001;

Francou, 2003; SPW, 2010).

Principaux composants des ordures ménagères

(% du tonnage brut)

Fermentescible Papiers-cartons Verre Plastiques Métaux Autres

Wallonie (Belgique) 41

12,2 3,0 12,6 1,7 28,9 France 29

25 13 11 4 18

Allemagne 32

22 8 5 10 23 Grèce 50

20 5 10 5 15

USA 28

34 7 9 8 14 Ghana (Accra) 85

5 2 3 3 2

Nigeria (Ibadan) 56

13 2 6 - - Kinshasa (RDC) 66

6,4 1,4 13,2 3 10

Les déchets urbains compostables peuvent être répartis en cinq catégories (Annabi, 2005;

Francou, 2003) : (i) déchets verts : ensemble de déchets végétaux issus des jardins publics ou

privés : tontes d’herbe, élagage, feuilles, etc.; (ii) ordures ménagères : ensemble des déchets

ménagers produits par les collectivités ne pratiquant pas la collecte sélective; (iii) ordures

ménagères résiduelles : fraction résiduelle des déchets ménagers obtenus après séparation des

papiers, cartons, verres et emballages collectés séparément; (iv) fraction fermentescible (putrescible)

des ordures ménagères : elle est généralement désignée sous le nom de biodéchets (déchets de

cuisine, fleurs, etc.). Cette fraction peut être triée par les particuliers et collectée de façon

sélective. Les déchets verts des jardins des particuliers sont alors souvent collectés avec cette

fraction. Les déchets de marchés entrent également dans cette catégorie. (v) boues de stations

d’épuration urbaine : ces boues sont issues de l’épuration des eaux usées domestiques ou

industrielles. Les caractéristiques des boues dépendent des caractéristiques du traitement des

eaux usées (physico-chimique ou biologique), du procédé de stabilisation des boues (aérobie

ou anaérobie, thermique, etc.), et de leur état physique (liquide, solide, etc.).

2.4 Avantages du compostage

Le compostage est une technique de traitement de déchets qui présente un certain nombre

d’avantages. Outre les bénéfices agronomiques que procure le compostage des déchets que

nous développons plus loin, il existe également des bénéfices environnementaux,

économiques et sociaux. Au niveau des bénéfices environnementaux, notons la diminution

des volumes des déchets à éliminer. Une diminution de la quantité de matières putrescibles à

éliminer entraînerait des impacts positifs liés aux lieux d’enfouissement sanitaire (décharge)

par l’extension de la durée de vie utile de ces sites qui sont de plus en plus coûteux et difficiles


à implanter ainsi que la réduction des risques environnementaux, reliés aux lixiviats, pour l’eau

de surface et souterraine et les nuisances atmosphériques (Mustin, 1987; Francou, 2003;

N’Dayegamiye et al., 2005). C’est donc une alternative précieuse à la mise en décharge ou à

l’incinération des déchets organiques (Debosz et al., 2002; Culot et al., 1999; N’Dayegamiye et

al., 2005), surtout dans les villes des pays sous développés. De façon globale, le compostage

permet donc, de transformer les déchets organiques, en un produit utilisable, le compost.

Les bénéfices économiques reliés à la pratique du compostage sont, entre autres, en lien avec

la durée de vie prolongée des lieux d’enfouissement sanitaire. Des économies sont effectuées

également par les municipalités au niveau des coûts de collecte, de transport et d’élimination

des déchets et par les producteurs agricoles au niveau des montants consacrés à l’achat

d’engrais chimiques. En plus, dans les pays en développement, la pratique du compostage

peut être une source d’emploi dans un système intégré de gestion des déchets et demande

d’équipements non spécialisés.

Si le compostage présente un certain nombre d’avantages dont son caractère de procédé

naturel qui n’exige qu’un minimum de contrôle extérieur, il n’en offre pas moins certains

inconvénients par rapport aux autres procédés de traitement : (i) utilise les déchets

biodégradables et exige une certaine surface d’entreposage, (ii) dégage parfois des odeurs

désagréables et (iii) le compost produit peut contenir les métaux lourds transférables aux

cultures.

2.5 Bénéfice agronomique du compost

Les bénéfices agronomiques liés à l’utilisation des composts sont nombreux. L’avantage

principal à utiliser le compost est donc directement relié à son contenu en matière organique.

Ainsi, l’épandage d’un amendement organique laisse espérer des effets positifs suivants sur le

sol (Charnay, 2005; Charland et al., 2001) :

- L’amélioration de la structure et de la stabilité structurale du sol

La structure du sol réfère au mode d’assemblages des particules minérales et organiques. Une

bonne structure, constituée de macro-agrégats, facilite et réduit le travail du sol et assure sa

fertilité et sa conservation. Comparativement aux fertilisants minéraux, les composts

favorisent le développement et l’établissement d’une meilleure stabilité structurale stimulée

par la microflore du sol qui ont une influence positive sur la formation d’agrégats. En effet,

dans le processus de formation d’agrégats, les micro-agrégats du sol (0,25-1 mm) se lient

ensemble pour former les macro-agrégats (> 5 mm) et ce, grâce aux mucilages microbiens,

aux filaments de champignons et aux polysaccarides issus de la décomposition de la matière

organique. La formation de macro-agrégats améliore la structure du sol, ralentit l’érosion et

réduit le lessivage. La stabilité structurale réduit également les risques de compaction des sols


et permet une augmentation de la croissance et de la respiration du système radiculaire des

plantes.

- La rétention d’eau et la porosité

L’application de compost a un effet bénéfique sur la capacité de rétention en eau du sol

amendé. La matière organique contenue dans les composts peut absorber l’eau, améliorant

ainsi la capacité de rétention d’eau du sol. Le compost étant composé de particules de tailles

différentes, il offre une structure poreuse qui améliore la porosité du sol. L’amélioration de la

porosité entraîne également une meilleure aération du sol et ainsi le développement de

l’activité biologique et des plantes (N’Dayegamiye et Drapeau, 2009).

- L’influence sur la chimie du sol

Les substances humiques du compost sont bénéfiques contre l’acidification du sol qu’ils

corrigent par l’effet de son pouvoir tampon et qu’ils stabilisent chimiquement. Le compost

fournit des substances nutritives progressivement assimilables par les plantes en se

minéralisant. Ces substences sont fonction de sa composition chimique et des éléments qui le

constitue. Les détails sont donnés dans la section 2.6 sur les effets de matière organique des

composts sur les paramètres chimiques.

- L’effet phytosanitaire décrit la faculté fongicide du compost

D’une manière générale le compost contient des substances fongiques et les micro-

organismes donnant plus de vigueur aux végétaux et augmentant ainsi, leur résistance vis à vis

de certains pathogènes (Charnay, 2005; Charland et al., 2001).

2.6 Influence du compost sur la dynamique des principaux paramètres physico-

chimiques et biologiques du sol

Beaucoup de sols cultivés sont déficitaires en matière organique. La maintenance de la matière

organique des sols est très importante pour la productivité à long terme des agro écosystèmes

(Goyal et al., 1999 in Tedaja et al., 2008a). Un certain nombre de propriétés des sols dépendent

de leur teneur en matière organique considérée comme un des éléments essentiels de la qualité

des sols (Girard et al., 2005). Dans tous les types de sols, l’ajout de MO au sol stimule la

croissance des micro-organismes et augmente l’activité de ceux-ci, ce qui conduit à une plus

grande disponibilité des éléments nutritifs du sol au bénéfice des cultures (Clément et

N’Dayegamiye, 2009).

Plusieurs études ont eu pour objet l’estimation des impacts de l’utilisation des composts sur

les qualités physiques, chimiques et biologiques du sol. Les modifications apportées au sol

dans ces études par l’addition de composts sont bénéfiques à la croissance végétale, meilleure

rétention et disponibilité de l’eau en période de sécheresse; meilleure aération et maintien

d’une bonne porosité, qui améliore le drainage naturel des sols; optimisation des échanges


gazeux; pénétration facilitée des racines dans le sol; stabilisation de la structure du sol;

accroissement de la rétention et de l’échange ionique; apport d’oligo et de macroéléments

nutritifs, et maintien d’un pH favorable; etc. (Gobat et al., 1998; Girard et al., 2005; Tejada et

al., 2008b; Tejada et al., 2009a; Tejada et al., 2009b; Charland et al., 2001). Certains apports de

composts permettent en outre l’apparition de résistances naturelles des sols à certains

phytopathogènes telluriques (Girard et al., 2005) qui permettent de diminuer l’utilisation de

pesticides. Cependant, l’observation des effets positifs notamment la vitesse de

réchauffement, la capacité de rétention en eau et la stabilité structurale des composts sur les

propriétés physiques du sol nécessite de fortes doses d’apports, pas toujours compatibles avec

les pratiques agricoles habituelles (Hofny-Collins, 2006). Il a été constaté notamment pour la

stabilisation structurale que les amendements riches en substances carbonées solubles et en

azote se décomposent vite et ont un effet limité dans le temps (ex. engrais verts). Par contre,

les amendements riches en lignine (résidus de bois) se décomposent lentement (Gaucher,

1981). L’humus stable qu’ils produisent est plus abondant et leur action dans le temps est de

plus de longue durée. Monnier (1985) a conceptualisé dans un schéma (figure 10) l’action de

l’activité biologique du sol suite à l’apport de la matière organique exogène et ses

conséquences en termes de molécules résiduelles dans le sol (Annabi, 2005). L’action des

composts urbains se situe entre celle des engrais verts et celle de la paille (Baudouin, 1986).

Figure 10. Schéma de l'influence d'apports de matières organiques sur la stabilité structurale

(Monnier, 1985 in Bauduin, 1986).

La variété des composts rend difficile l’établissement de règle générale en vue de leur

utilisation. Il faut tout d’abord examiner leur composition chimique (teneur en carbone

organique total, en azote, en phosphore et en potassium), puis leur degré de maturité et les

caractéristiques du sol à amender. Il est difficile de donner des directives relatives aux


quantités de compost à utiliser. Selon la nature de ce dernier, on conseille d’appliquer entre 5

à 150 t.ha-1 MB (Hofny-Collins, 2006; Gobat et al., 1998; Charland et al., 2001). Dans ce

travail, nous avons utilisé 20, 40 et 60 t.ha-1 MB comme doses à appliquer.

2.6.1 Effet sur le carbone organique du sol

Un amendement à base de compost améliore non seulement la concentration en matière

organique dans les sols, mais aussi et surtout son activité. Le compost, par son rapport C/N

et sa richesse en biomasse microbienne vivante, est une matière organique stable, mais

relativement active car riche en carbone facilement métabolisable par rapport à celle

préexistante dans le sol, ce qui fait qu’il induit la biodégradabilité de la fraction résiduelle plus

passive (Girard et al., 2005).

Beaucoup d’études ont montré une nette amélioration ou augmentation du carbone organique

dans le sol après plusieurs applications répétées des composts des déchets urbains (Smicikes et

al., 2008; Leiffeld et al., 2002; N’Dayigamiye et al., 2005; Mze, 2008 ; Hartl et al., 2003).

2.6.2 Effet sur l’azote (N) du sol

L’azote est l’élément fondamental de la production végétale, le pivot de la fertilisation. Il entre

dans la composition de très nombreux éléments essentiels à la vie cellulaire : acides aminés,

acides nucléiques, etc. Dans le sol, il est indispensable de savoir non seulement la teneur totale

en azote, mais aussi ses formes minérales disponibles pour la croissance des plantes. L’azote

est généralement à 95 - 99 % sous forme organique dans le sol et dans les amendements

organiques (Mustin, 1987). Cette forme n’est globalement pas assimilable par les plantes et

l’azote doit de ce fait être converti par minéralisation en formes inorganiques solubles (NH4+,

NO3-) (figure 11). L’azote organique est minéralisé en NH4

+ par ammonification, puis nitrifié

en NO3-. La nitrification est réalisée par les micro-organismes plus spécifiques, tels que des

bactéries des genres Nitrosomonas et Nitrobacter. Dans le cycle de l’azote, les micro-organismes

constituent la force motrice de toutes les réactions qui se produisent. Ils sécrètent des

enzymes qui catalysent les réactions biochimiques à l’intérieur des cellules comme dans leur

environnement qui permettent de passer d’une forme azotée à une autre (Epstein, 1997;

Brady et Weil, 2002; Troeh et Thompson, 2005). L’azote minéral est susceptible d’être ensuite

assimilé par les plantes, immobilisé dans la biomasse microbienne du sol, volatilisé sous forme

d’ammoniac (NH3) ou après dénitrification (N2O, N2) ou éventuellement perdu par lixiviation

(NO3-). Le cycle simplifié de l’azote est résumé dans la figure 11.

Généralement, le potentiel d’utilisation de l’azote par les plantes reste supérieur au taux de

disponibilité de l’azote (1 à 5 % d’azote minéralisé chaque année et 2 à 6 % immobilisé par

les micro-organismes), ce qui a pour conséquence que la quantité d’azote disponible dans le

sol reste pour la plupart du temps faible (Troeh et Thompson, 2005; Brady et Weil, 2002;

Schinner et al., 1995).


Figure 11. Schéma du cycle de l'azote lié à un apport de compost d'après Francou (2003).

Les composts contiennent relativement peu d’azote (0,5 à 3 % en fonction des composants

de base), leur apport en quantité peut fournir l’azote complémentaire nécessaire et enclencher

sa dynamique dans le sol (Mbonigaba, 2007). Les fumures organiques libèrent de l’azote sous

forme assimilable pour la plante et leurs actions sont lentes et progressives. Par contre, dans

certains cas (lisiers, purins, etc.) ou le NH4+ est en grande quantité et le rapport C/N faible, la

libération de l’azote assimilable se fait rapidement parfois au détriment de son utilisation

optimale par rapport aux besoins des cultures (Leclerc, 2001a). Elles résistent donc à la

lixiviation et la totalité de l’azote apporté n’est pas directement utilisable. Mustin (1987)

rapporte qu’un compost d’ordures ménagères libère l’azote de 5 à 20 % sous forme

assimilable. D’autres facteurs liés au sol, comme le pH joue également un rôle important dans

le processus de minéralisation de l’azote. Les sols acides ont tendance à accumuler en

prédominance le NH4+ au détriment du NO3

- car dans les conditions d’acidification sévère, la

nitrification est fortement réduite (Mbonigaba, 2007).

Par ailleurs, le compost semble améliorer la disponibilité de l’azote. En effet, selon une étude

réalisée en 1990, après 20 ans d’application annuelle de compost et de fertilisant minéral sur

une culture de riz, le prélèvement d’azote sur les parcelles amendées de compost était

supérieur à celui des parcelles fertilisées (Suzuki et al., 1990). Sullivan et al. (1998) ont montré

que les composts étaient d’excellentes sources d’azote dans une étude qui avait comme

objectif de déterminer la valeur de fertilisation en azote des résidus alimentaires compostés

avec des résidus de jardin, du papier ou des résidus de bois. Egalement, selon Baziramakenga

et Simard (1998), l’application de certains composts (paille, bois, etc.) permet d’introduire la

lignine qui se décompose lentement et aussi de grandes quantités d’acides aliphatiques à


faibles poids moléculaires dans les sols (acides acétiques, formiques et oxaliques), améliorant

la mobilité et la disponibilité des éléments nutritifs tel l’azote.

2.6.3 Effet sur le phosphore

Le phosphore est aussi un composant relativement mineur, mais essentiel de la matière

organique du sol. Il intervient dans beaucoup de processus fondamentaux de la croissance des

plantes comme la photosynthèse et la fixation d’azote. C’est le cas dans la constitution de

certains éléments structuraux essentiels à la vie cellulaire (acides nucléiques, phospholipides),

dans les échanges d’énergie (phosphorylation d’un composé organique) et dans de très

nombreuses réactions métaboliques (réactivité de substrats ou changement de conformation

réactionnelle de coenzyme) (Albrecht, 2007). Il pose un certain nombre de problèmes en

termes des fertilité de sols notamment par :(i) les basses teneurs en phosphore total dans les

sols, (ii) les composés du phosphore sont souvent insolubles et non disponibles pour être

facilement assimilés par les plantes et (iii) les apports extérieurs du phosphore peuvent être

fortement fixés et devenir à la longue des composés insolubles (Paul et Clark, 1996). La

teneur en phosphore d’un sol naturel dépend de la nature de la roche-mère, des facteurs

climatiques et des conditions d’altération (degré d’altération, activité biologique) (Mze, 2008).

Beaucoup d’études situe les niveaux du phosphore total dans les sols entre 35 à plus de 5000

mg.kg-1 ou le phosphore total dans le sol représente 0 à 0,4 %, et que le phosphore organique

varie de 19 à 70 % du phosphore total (Pierzynsky et al., 2000; Troeh et Thompson, 2005;

Essington, 2004).

L’ajout de la matière organique dans un sol apporte les nutriments essentiels, mais modifie

aussi fondamentalement les caractéristiques chimiques et biologiques comme dit plus haut. Le

compost étant riche en matière organique peut ainsi servir de source de C, N, P capables de

réactiver la microflore des sols qui participent à la solubilisation du P inorganique, à

l’immobilisation (généralement à courte durée) et à la minéralisation du P organique (Paul et

Clark,1996; Adl, 2003).

Le phosphore représente approximativement 0,2 – 0,5 % de la masse sèche des composts

d’origine urbaine (He et al., 1992; Iglesias-Jimenez et al., 1993; Erich et al., 2002; Petersen,

2003). Comme pour l’azote, il semble que la disponibilité en phosphore soit assez faible

(Pommel, 1982). Selon, Traore (1998) et Charland et al. (2001), le devenir du phosphore ou sa

disponibilité dans un sol amendé en compost est plus dépendant des propriétés intrinsèques

du sol (teneur en phosphore échangeable, pouvoir fixateur, concentration des ions

phosphatées en solution) que de la minéralisation de la matière organique du compost. Les

formes, l’échangeabilité et la disponibilité du phosphore des composts sont mal connues de

même que la dynamique du phosphore dans les sols qui reçoivent ces amendements (Traoré,

1998; Morel et al., 2001). Pour des concentrations en P de 0,6 % et 0,4 % dans des composts à

base d’ordures ménagères, Garcia et al. (1992) mesurent des concentrations de P disponible de


0,07 % et 0,04 % respectivement. De Haan (1981) rapporte même un effet négatif d’un

compost d’ordures ménagères sur le prélèvement du P par des tomates. Signalons cependant

que d’autres travaux montrent que l’ajout de compost augmente la quantité de phosphore

disponible pour les plantes (Erich et al., 2002). Les résultats similaires ont été observés par

Perez-de-Mora et al., (2006) avec un compost à base des déchets organiques sur un Entisol

fortement acide. De même sur les sols argileux (Bukavu, R.D. Congo) et limono-sableux

(Busogo, Rwanda) après quatre saisons culturales d’application (5, 10 et 15 t.ha-1) dans une

étude sur l’influence d’apports en matières organiques sur l’activité biologique et la

disponibilité du phosphore dans deux sols de la Région des Grands Lacs d’Afrique (Mze,

2008). Les composts agissent également sur le phosphore du sol en rendant soluble du

phosphore qui ne l’était pas auparavant en plus de l’effet de remontées du phosphore des

couches profondes par les micro-organismes filamenteux (Benali et al., 1999). Il faut ajouter

également que l’excès de phosphore en fertilisation minérale est une source de pollution des

eaux de surfaces, entraînant une eutrophisation (McDowell et Sharpley, 2003).

2.6.4 Effets de composts sur les caractéristiques physiques et chimiques du sol

L’incorporation de composts à pH neutre peut également permettre de réduire l’acidité du

sol, et de diminuer ainsi les risques d’exportation de métaux vers la plante. Dans leur étude,

Bolan et al. (2003) constatent que l’ajout de compost à un sol permet de réduire l’extractibilité

des polluants métalliques par rapport au même sol non amendé. L’incorporation de compost

au sol s’avère efficace pour lutter contre la dégradation de la surface du sol (Bresson et al.,

2001). L’amélioration de la structure du sol par l’utilisation de composts est généralement

attribuée aux polysaccharides et autres biopolymères venant des composts (He et al., 1992).

Mais selon Pascual et al. (1998), les polysaccharides des composts ont plutôt une fonction de

source de carbone et d’énergie pour la biomasse microbienne, alors que ce sont les

polysaccharides d’origine microbienne qui assurent la fonction d’amélioration structurale du

sol.

Une étude au champ de Bazzoffi et al. (1998) portant sur un compost d’ordures ménagères

pouvant être considéré comme stabilisé montre une réduction significative de la densité

apparente du sol pour un apport de 60 t.ha-1 durant l’année suivant l’apport. Les auteurs

constatent que cet effet du compost est moins évident à partir de la deuxième année et ils

attribuent la réduction de la densité apparente du sol observée à la présence d’inertes au sein

du compost.

Les composts ayant un pouvoir de rétention en eau supérieur au sol, l’incorporation de

composts au sol augmente la capacité de rétention du sol proportionnellement à la dose

apportée (Rousseau, 2005).


2.6.4.1. Influence sur le pH et l’acidité d’échange des sols

En région tropicale humide dominée par les fortes précipitations et des températures très

élevées, le lessivage des cations basiques entraîne généralement une diminution du pH

(acidification) du sol. L’acidité du sol affecte la solubilité des éléments métalliques,

l’assimilation des éléments minéraux par les plantes et leur mouvement, la croissance végétale,

l’activité des micro-organismes du sol, et d’autres attributs et réactions du sol (Epstein, 1997).

L’acidité d’échange provient des ions hydrogène et aluminium du complexe d’échange.

Le pH-H2O est souvent utilisé comme indicateur caractérisant l’activité de l’aluminium. La

toxicité aluminique figure parmi les principaux facteurs limitants la productivité des sols

tropicaux. Cependant, l’aluminium n’existe pas sous forme échangeable lorsque le pH du sol

est > 5,5, suite à la formation de Al(OH)3, composé de très faible solubilité. Dès que le pH de

vient inférieur à cette valeur, la teneur en aluminium disponible augmente sensiblement en

des formes toxiques (Al3+, Al(OH)+, Al(OH)2+), et il devient généralement le cation le plus

abondant pour les sols à 3,5 <pH<5,5 car il provient des argiles en dégradation (Boyer, 1982,

Landon, 1990).

Les apports de matières organiques améliorent le pH du sol aussi bien en sol acide par son

pouvoir tampon et les apports des bases (Ca, Mg, K, Na) qu’en sol basique par l’augmentation

de la capacité d’échange cationique (CEC) au niveau des complexes argilo-humiques. Ces

complexes augmentent le pouvoir tampon du sol et sa capacité à résister aux variations de pH

(Charland et al., 2001). Par rapport aux engrais inorganiques, ils apportent, en plus des

macroéléments, un complément d’oligoéléments très favorables à la végétation (Gobat et al.,

1998).

D’après Bray et Weil (2002), l’apport de la matière organique permet d’améliorer l’acidité des

sols par les trois voies suivantes : (i) fixation de l’aluminium par la matière humique en

limitant ainsi sa toxicité; (ii) formation des complexes solubles de l’aluminium avec les acides

organiques à faibles poids moléculaires produits de la décomposition microbienne et

exsudation des racines; (iii) l’apport en éléments minéraux peut entraîner l’augmentation de

pH et provoquer la formation des composés peu solubles non échangeables de l’Al.

2.6.4.2. Influence sur le complexe adsorbant

2.6.4.2.1 Influence sur la capacité d’échange cationique

La capacité d’échange cationique joue un rôle important dans la croissance des végétaux, car

elle détermine la quantité d’éléments nutritifs disponibles aux plantes sous forme de cations

échangeables. Dans les sols, la variation de la CEC est fonction de la teneur en matière

organique et en argiles qui sont généralement dépendantes en quantité et qualité des

conditions naturelles d’altération de la roche mère (Gobat et al., 1998). La matière organique

joue un rôle important dans la disponibilisation de la CEC quand celle des fractions minérales


du sol est faible, par exemple dans les sols sableux et de nombreux sols tropicaux dont les

charges sont variables et dont la CEC diminue avec le pH (Bertrand et Gigou, 2000). Dans

ces conditions le sol retient plus de sels minéraux, ce qui favorise la nutrition des racines et

s’oppose à la lixiviation des ions.

La réserve d’éléments nutritifs tient à l’existence sur la fraction humique d’une capacité

d’échange des cations concernant notamment les ions K+, Ca2+, Mg2+, Na+. L’humus contient

une série des molécules complexes aux chaines carbonées avec de nombreux groupements

fonctionnels (carboxyles, phénoliques et alcooliques) chimiquement actifs qui engendrent

d’énormes quantités de sites électronégativement chargés. Comme l’argile, ces molécules

organiques (l’humus colloïdal) sont capables de complexer les éléments peu solubles et de les

rendre aussi plus mobiles et plus assimilables (Bertrand et Gigou, 2000) par les plantes, mais ne

sont pas facilement drainés du profil par percolation des eaux. Dans certains cas, l’élimination

des métaux lourds et autres polluants peut aussi être obtenue par la formation de complexes

(chélation), s’ils sont peu absorbés par les plantes et par conséquent réduire la toxicité et

minimiser le lessivage (Rice et al., 2007). Mais l’exemple le plus fréquent est certainement celui,

en sol acide, de l’aluminium qui est très efficacement éliminé en solution du sol par toutes les

formes de matière organique. Dans ces sols, ils réduisent la toxicité aluminique en complexant

les ions Al en composés non toxiques.

Dans certains cas, les composés organiques augmentent la chélation des métaux lourds et autres

polluants sous forme des complexes organométalliques et par conséquent réduisent la toxicité et

minimisent le lessivage (Rice et al., 2007; Gobat et al., 1998). Ceci est dû à la présence des micro-

organismes du sol et à la matière organique qui fixent ou forment des chélates avec les métaux

lourds, à l’intérieur de complexes organiques (Charland et al., 2001). De plus, le calcium et le pH

basique apportés souvent par la matière organique font en sorte de rendre temporairement les

métaux non disponibles aux plantes.

2.6.4.2.2 Influence sur les cations basiques échangeables

La plante puise dans la solution du sol les cations utiles, dont la disponibilité est directement

fonction de la garniture du complexe d’échange (Gobat et al., 2003).

Selon Brady et Weil (2002), de fortes quantités de ces nutriments apportés par la matière

organique sont associées avec les particules inorganiques et organiques solides du sol. A travers

une série de processus chimiques et biochimiques, les nutriments sont libérés à partir des

formes solides du sol pour remplacer ceux de la solution du sol. Dans cet échange de cations,

les éléments comme le Ca2+, Mg2+, K+, sont libérés dans la solution du sol à partir des surfaces

colloïdales et peuvent directement être absorbés par les plantes. Les ions sont également libérés

dans la solution du sol à partir de la décomposition des tissus organiques par les micro-

organismes du sol.


Ces différents cations étant libérés au rythme de la minéralisation (Schvartz et al., 2003), les

quantités mises en jeu sont fonction des apports totaux; elles sont notamment importantes

lorsque les résidus sont entièrement restitués au sol. Le potassium par exemple est présent en

concentration variable dans les composts de déchets urbains et généralement très faible que

dans les sols cultivés (< 1 %) (He et al., 1992). Mais sa disponibilité est très grande, puisque

pratiquement tout le K est disponible (de Haan, 1981; Garcia et al., 1992; Jakobsen, 1995;

Francou, 2003; Albrecht, 2007). Selon, Pedneault (1994 in Charland et al., 2001), le potassium, le

calcium et le magnésium deviennent disponibles rapidement, alors que la libération d’azote, de

phosphore et de soufre, qui dépend aussi de la biodégradabilité des matières organiques se

réalise par contre plus lentement.

Beaucoup d’études ont montré un accroissement considérable des concentrations des cations

basiques principaux (Ca, Mg, K) dans le sol après un apport répété en compost (de biomasse

végétale, déchets urbains ou déchets verts) et ou en essais d’incubation (Parkinson et al., 1999;

Mbonigaba, 2007; Mze, 2008).

2.4.5. Effets sur les caractéristiques biologiques du sol

Tout apport organique provoque la stimulation de la biomasse microbienne, compartiment

vivant de la matière organique du sol (Girard et al., 2005). L’action des matières organiques sur

les propriétés biologiques consiste essentiellement à l’hébergement d’organismes vivants du

sol et constitue une source nutritive de la microfaune du sol (Adl, 2003; Calvet, 2003;

Charland et al., 2001). Les micro-organismes influent sur les propriétés chimiques du sol, dans

un sol bien équilibré, la biomasse microbienne se comporte comme un réservoir d’éléments

minéraux : elle les maintient (bio immobilisation temporaire) dans les horizons supérieurs du

sol, les protège du lessivage, et les restitue progressivement aux plantes (Bhattacharyya et al.,

2001; Smith et al., 1993; Michael, 1999; Deubel et Merbach, 2005; Ros et al., 2006a). Les

composts sont considérés comme pourvoyeurs, non seulement de micro-organismes

nouveaux (diversifiés) au sol, mais aussi de nutriments utilisables par ces derniers (Gobat et al.,

2003; Gobat et al., 1998; Charland et al., 2001). Un sol contenant une grande diversité

d’organismes a plus de chance d’être en bonne santé et de propager moins de maladies aux

plantes (phytoprotection) (Gobat et al., 2003; FAO, 2005). Les études ont montré que le

compost agit sur la biodiversité du sol ou il est appliqué en s’attaquant aux micro-organismes

pathogènes troisième principale cause des nuisances pour l’agriculture après les insectes et les

mauvaises herbes (Charland et al. 2001). D’après, Charland et al. (2001), 12 % des pertes

agricoles mondiales en 1995 étaient causés par les maladies dues aux pathogènes qui

s’attaquent aux plantes. Le compost assure le contrôle de certaines pathogènes associés aux

plantes par : le mycostatisme ou le bactériostatisme (inhibition directe de la germination des

spores), la lyse (destruction des mycéliums des agents pathogènes), les actions de type


antibiotique (émission de substances organiques spécifiques et toxiques), la compétition pour

l’espace vital et pour les éléments nutritifs, la prédation et le parasitisme.

Les micro-organismes ont la particularité de donner une mesure intégrée de la santé du sol qui

ne peut être obtenue par les mesures de physico-chimie ou des organismes multicellulaires. Ce

sont des indicateurs sensibles de l’état de changement intervenu dans le sol et sert d’alerte de

l’effet du stress sur l’écosystème du sol et aussi de l’intensité de minéralisation du carbone

(Carter et Gregorich, 2008; Dilly, 2006; Dilly et al., 2005; Ros et al., 2006b; Rousseau, 2005).

Cependant, les indicateurs biologiques ne sont que très peu utilisés dans le suivi de la santé

des sols (Rousseau, 2005). Actuellement, toute interprétation des données de fertilité (santé)

de sol doit tenir compte aussi bien des indicateurs physico-chimiques essentiels que des

indicateurs biologiques traduits en termes de biomasse ou d’activités enzymatiques (Davet,

1996). Ces indicateurs qui estiment la biomasse microbienne dans le sol comme une partie de

la matière organique constituée des micro-organismes vivants sont obtenus par: des méthodes

directes (dénombrement des cellules microbiennes) ou des méthodes indirectes (fumigation-

extraction, respiration induite par substrat, activité de phosphatase, etc.) (Carter et Gregorich,

2008; Ros et al., 2006b ).

L’amélioration des propriétés physiques du sol due à l’incorporation des composts permet

d’offrir des conditions favorables aux micro-organismes du sol, augmentant ainsi l’activité

biologique des sols. Diaz et al. (1994) observent une augmentation significative de la

population fongique et bactérienne durant les deux années suivant l’application d’un compost

urbain jeune. Les études de Mbonigaba (2007), Mze (2008), Bhattacharyya et al. (2001), Tejada

et al. (2009a), Tejada et al. (2009b), Tejada et al. (2008a), Tejada et al. (2008b), etc. ont montré

une amélioration de l’activité biologique (respiration basale, respiration induite par substrat et

la biomasse microbienne) sous l’effet des apports en matières organiques issues des composts

des biomasses végétales, des fumiers de ferme et des déchets urbains après quatre applications

(N’Dayigamiye et al., 2005), seul en comparaison avec le témoin ou celui de l’engrais minéral.

Debosz et al. (2002) ont montré qu’après 11 mois d’incubation en conditions contrôlées sur

un sol sablo-limoneux, le compost augmente dans son ensemble les proportions de carbone

et azote microbiens. Les mêmes effets ont été observés par Pérez-de-Mora et al. (2006) en

moins de deux ans d’apport de 150 t.ha-1 de compost de déchets urbains dont le carbone

microbien est passé de 19,2 mg.kg-1 dans le champ témoin à 443,9 mg.kg-1 dans ceux traités

aux composts dans un Entisol contaminé aux métaux lourd et induisant aussi l’activité

enzymatique ainsi que la diversité des différentes communautés microbiennes.

Concernant les activités enzymatiques, elles sont en relation directe avec les cycles des

éléments C (β-glucosidase), N (uréase), P (phosphorase) et S (arysulatase) et catalysent

l’hydrolyse des molécules simples, permettant leurs assimilations par les racines et les micro-

organismes (Tejada et al., 2009a). L’incorporation de compost augmente aussi les activités


enzymatiques du sol qui jouent un rôle considérable dans l’évolution des composés

endogènes et exogènes de la dégradation des tissus végétaux, animaux et des corps

microbiens, l’humification jusqu’à la minéralisation (Gobat, 1998; Calvet, 2003; Rousseau,

2005; Tejada et al., 2008a; Tejada et al., 2009a; Tejada et al., 2009b ; Ros et al., 2006a).

Cependant, les études sur l’activité enzymatique du sol rapportent parfois des effets

contradictoires. Les activités enzymatiques dans les sols sont également sensibles aux

modifications environnementales et sont de ce fait considérées comme des indicateurs des

perturbations naturelles et anthropiques. Les amendements organiques contiennent des

enzymes intra et extracellulaires, et stimulent par conséquent l’activité de la plupart d’enzymes

du sol (Liang et al., 2003; Tejada et Gonzalez, 2006; Gobat et al., 1998; Tejada et al., 2009b).

Les enzymes du sol non directement associées à des réactions métaboliques proviennent des

plantes (graines, racines), des animaux et surtout des micro-organismes (Davet, 1996; Dik,

1997). Les enzymes les plus mises en évidences dans les sols sont celles appartenant aux

groupes des oxydoréductases (déshydrogénases, catalases, etc.) et des hydrolases

(phosphatases, estérases, lipases, uréases, etc.) (Gobat et al., 1998; Alef, 1995). Seules les

activités de la phosphatase (phosphatases acides indicateurs typiques du milieu rhizosphérique

dans les exsudats racinaires) et de l’uréase (tamponnée et non tamponnée) qui appartiennent

au groupe d’enzymes de la minéralisation (phosphore organique -> ortho-phosphate; urée ->

NH3 et CO2) et qui jouent un rôle important dans la nutrition des plantes retiendront notre

attention dans ce travail (Alef et al., 1995).

Les phosphatases catalysent l’hydrolyse de différents composés phosphatés comme les esters

de phosphate, pyrophosphates, métaphosphates, phosphates inorganiques (Alef et al., 1995;

Gobat et al., 1998). Elles sont alors responsables de la mobilisation enzymatique du

phosphore organique. L’attention est portée sur le groupe des monophosphoesterases qui

englobe les enzymes qui catalysent l’hydrolyse des monophosphoesters organiques en

phosphore inorganique assimilable aux plantes. Gracia et al. (1997) vont plus loin en précisant

que la demande en phosphore des plantes serait responsable de la synthèse de cette enzyme.

Martens et al. (1992), Mbonigaba, (2007) ont montré que l’addition de la matière organique

sous forme de compost maintenait l’activité de la phosphatase dans le sol à des niveaux

élevés.

L’uréase est une enzyme impliquée dans le processus de minéralisation de l’azote. L’uréase

catayse l’hydrolyse de l’urée en dioxyde de carbone (CO2) en ammonium (NH3) et il est

largement distribué dans les micro-organismes, les plantes et animaux (Tejada et al., 2009b).

Perucci (1990) a observé une augmentation significative d’activités enzymatiques (uréases,

protéases, phosphatases et sulfatases) dans les sols amendés aux composts. En améliorant le

potentiel biologique et enzymatique des sols, le compost crée des conditions optimales de

croissance des plantes, de minéralisation et de disponibilité des éléments nutritifs. Cependant,


les composts semblent avoir des effets de stimulation de l’activité microbienne du sol moins

marqués que les déchets organiques non compostés, à cause de la réduction de leur

concentration en éléments nutritifs pour les micro-organismes du sol (Emmerling et al., 2002).

L’emploi des fumures organiques conduit à une augmentation des activités microbiennes et

enzymatiques du sol qui dépendent, toutefois, du type de substrat utilisé (caractéristiques

chimiques et microbiologiques substrats), de la quantité appliquée, du type de sols à amender

(Tejada et al., 2009a; Tejada et al., 2009b; Gobat et al., 2003; Pérez-de-Mora et al., 2006;

Mbonigaba, 2007 ; Ruganzu, 2009). De même, ces auteurs signalent une corrélation positive

entre les matières organiques et la biomasse microbienne du sol comme l’affirment également

Lin et Brookes (1996). A contrario, les fumures organiques riches en cations monovalents et

en acides fulviques affectent l’activité microbienne et enzymatique incorporées dans le sol; et

aussi la dégradation de la structure de sol (Tejada et al., 2006a; Tejada et al., 2008b; Tejada et

al., 2009a). Brendecke et al. (1993), Fielβbach et al. (1994), et Filip et Bielek (2002 in Tejada et

al., 2006a) ont rapporté une décroissance de la biomasse microbienne après dix ans

d’application de 5 à 15 t.ha-1 de matière organique fraîche (boues de station d’épuration) due

principalement à la présence de métaux lourds.

2.4.6. Action sur les rendements de cultures

Selon Pedneault (1994 in Charland et al., 2001), l’analyse des rendements comparatifs obtenus

avec différentes formes de fertilisation avec et sans compost fait ressortir les principaux

éléments suivants : un bon compost permet d’augmenter les rendements par rapport à des

sols non fertilisés, même lorsqu’il est appliqué à de faibles doses; la qualité des composts et les

doses appliquées influencent directement les rendements; le fractionnement des applications

donne de meilleurs résultats; des baisses de rendement peuvent s’observer avec des composts

immatures et à C/N élevé ou avec des doses d’application trop fortes; les applications de

fertilisants organiques produisent une diminution de la fréquence d’utilisation des engrais

minéraux et de la sévérité du parasitisme.

La valeur agronomique des composts des déchets urbains sur l’augmentation des rendements

des cultures a été signalée par plusieurs auteurs. N’Dayegamiye et al. (2005) ont montré dans

une étude sur les effets des apports de composts de résidus ménagers sur le rendement des

cultures et certaines propriétés de sol, en comparant le témoin seul sans amendement avec les

apports de composts seuls à raison de 20, 40 et 60 t.ha-1, que ces derniers ont augmenté les

rendements en maïs graines de 1 à 3 t.ha-1 proportionnellement aux doses apportées en deux

années consécutives.

2.4.7 Effets sur l’environnement

Outre l’enrichissement du sol en éléments nutritifs et en carbone organique, l’apport de

matières organiques par le compost peut entraîner l’introduction de divers contaminants dans


le sol traité et par exemple augmenter la quantité d’ETM fixés à la phase solide dans le sol

(Amir, 2005; Weber et al., 2006). L'augmentation des concentrations de métaux lourds est

généralement considérée comme l'un des effets indésirables les plus fréquents qui peuvent

résulter de l'application du compost produit à partir de déchets municipaux, en particulier, si

elles proviennent de la collecte des déchets non sélective dans des zones industrielles (Weber

et al., 2006). Le risque d’accumulation des ETM dans le sol reste dépendant de la spéciation de

ses éléments, des quantités dans le compost ainsi que des changements physico-chimiques et

biologiques entraînés dans le sol suite à l’application de ces résidus organiques. Le degré de

contamination des substrats de départ par des substances toxiques influence directement la

qualité du compost final et ses possibilités d’application (Gobat et al., 1998). En particulier, les

sols sableux avec un faible pouvoir tampon de pH et d’adsorption des métaux, sont

considérés comme de mauvais substrats pour les déchets contaminés par les métaux après

leur application (Weber et al., 2006). Toutefois, l'application de compost peut non seulement

conduire à une augmentation de métaux lourds, mais se traduit également par l'enrichissement

du sol de MO. Ces deux effets se neutralisent mutuellement. Dans les composts mûrs, la

matière organique indique généralement une grande capacité à lier les cations des métaux

lourds, tant dans le processus d'échange d'ions simple entre la phase solide et la solution du

sol, ou par la formation de complexes de coordination. Ainsi, le réel danger pour

l'environnement associé à l'enrichissement du sol en métaux lourds dépend de la

concentration de formes mobiles facilement disponibles pour les plantes et du relargage de

métaux lourds suite à la dégradation de la matière organique. Le tableau 8 ci-dessous

rassemble les valeurs limites statutaires ou arbitraires dans les composts décidées dans

plusieurs pays.

Tableau 8. Valeurs limites des ETM dans les composts (mg.kg-1) destinés particulièrement à

l'épandage agricole selon le pays (adapté d'Amlinger, 2004 in Amir, 2005 et Moniteur Belge,

2009).

Pays Règlements Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn

Autriche Usage agricole 0,7 70 70 0,4 25 45 200

Allemagne

Assurance qualité RALGZ-QAS Volontaire 1,5 100 100 1 50 150 450

Fédéral 2 100 150 1 50 150 400

Belgique Wallonie 1,5 100 100 1 50 100 400

France NF 44 061 Préprojet (2004) 1 120 300 2 60 180 600?

Suisse N° 814.013 ; 1986/Révisé 2001 1 100 100 1 30 120 400

USA EPA CFR 40/503 Boue 39 - 1500 17 420 300 2800

Compost qualité Rodale 4 100 300 0,5 50 150 400


Par ailleurs, d’autres normes ont été définies à partir de certaines propriétés physico-

chimiques ainsi que du fond géochimique des sols susceptibles de recevoir ces épandages

(Amir, 2005). En République Démocratique du Congo aucune norme n’existe sur l’épandage

de la matière organique dans les sols agricoles.

2.5 Autres utilisations des composts

Les utilisations potentielles du compost sont multiples. Outre en agriculture et horticultures,

les composts peuvent être utilisés dans des programmes de revégétation et biorestauration de

sites dégradés ou contaminés, pour la stabilisation des pentes, comme milieu filtrant en

biofiltration ou comme adsorbant (Charland et al., 2001). Bref, les composts peuvent être

utilisés pour améliorer les propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols altérés ou

autres matrices.

Le compost est utilisé aux Etats–Unis par exemple, par le Département des Transports

(DOT), en bordure des autoroutes dans des projets de revégétation, de remblaiement et de

contrôle d’érosion (Anonyme, 2000 & McCoy et Cogburn, 2001 in Charland et al., 2001). Les

composts sont également utilisés afin d’améliorer les propriétés des sols contenant des

niveaux toxiques de métaux lourds, de produits pétroliers ou ayant des valeurs extrêmes de

pH. L’ajout du compost à des sols contaminés au plomb a permis de réduire les formes

disponibles de plomb au niveau des sols amendés (Chaney et Ryan, 1994 in Charland et al.,

2001). De même, Guittonny-Larchevêque (2004 in Albrecht, 2007) a montré que l’épandage

de compost est capable de diminuer, à court terme, le possible stress toxique qu’exercent le

nickel (Ni) et le chrome (Cr) sur les végétaux dans un sol pollué. En effet, même si l’apport de

compost constitue une source exogène d’éléments traces métalliques (ETM), il constitue un

milieu nutritif pour les racines des végétaux (humus) plus dilué en Ni et Cr que le milieu

naturel au préalable contaminé en ces deux éléments.

En ce qui concerne les polluants organiques, la matière organique des composts a également

la capacité de dégrader les pesticides par le développement des activités biologiques, ce qui en

diminue la concentration effective dans les sols (Albrecht, 2007). Par ailleurs, l’étude de

Joergensen et al. (1997) a montré que l’addition de compost à un sol contaminé au mazout a

diminué le pourcentage de mazout extractible et a augmenté la minéralisation du mazout sous

forme de CO2. Les micro-organismes du compost dégradent et métabolisent les contaminants

du sol, les transformant en humus et en sous-produits inertes (CO2, eau et sels). Les résultats

de l’utilisation de composts pour le traitement de sols pollués dépendent de plusieurs facteurs,

notamment la biodisponibilité et la biodégradabilité du polluant organique (Albrecht, 2007).

D’autres utilisations du compost, moins répandues par contre sont également possibles telles

que l’utilisation du compost comme adsorbant et comme combustible.



De nombreuses études ont mis en évidence des gains qualitatifs et quantitatifs pour les

cultures et l’amélioration de la fertilité des sols par l’usage de la matière organique ou des

composts en agriculture. Cette amélioration semble résulter davantage de l’effet de l’apport

organique sur le sol que d’un apport en éléments nutritifs.

L’incorporation au sol de composts permet d’entretenir, voire d’enrichir le stock de matière

organique du sol, améliorant ainsi les caractéristiques physiques, chimiques et biologiques du

sol favorisant la fertilité des sols. Cependant, la valeur amendante peut être variable selon

l’origine des composts et leur degré d’évolution c’est-à-dire le processus d’optimisation et de

maturité.

L’application de composts dans le sol peut conduire à une immobilisation temporaire de

l’azote dans le cas des composts riches en substrats carbonés facilement minéralisables, ou à

une minéralisation lente dans le cas des composts ayant une matière organique résistante à la

biodégradation. Cette variabilité des comportements peut rendre difficile la gestion de la

fertilisation azotée (par les agriculteurs). Ce phénomène s’atténue avec les apports au cours

des années.

Le retour au sol des produits résiduaires organiques est sans aucun doute la filière la plus

logique de leur élimination en raison de leur valeur agronomique. Cependant, l’innocuité de

ces produits doit être garantie comme critères de qualité en terme de concentrations en

polluants et indésirables tels qu’exigés dans les réglementations mise en place dans beaucoup

de pays du Nord. D’où le compostage des matières organiques à la source. Enfin, les

utilisations potentielles du compost sont multiples, outre les applications agronomiques, les

composts peuvent être utilisés dans la revégétalisation, biorestauration de sites dégradés ou

contaminés, etc. Un travail important doit être fait en amont pour séparer les flux de

polluants des déchets effectivement recyclables en agriculture : collecte sélective des déchets

organiques et des déchets verts de particuliers et des collectivités, etc.

EXPERIMENTATION

Objectifs, hypothèses et stratégie de l’étude

Matériels et méthodes

Propriétés et diagnostic de l’état agropédologiques des sols étudiés

Effets de l’application des composts de biodéchets ménagers sur les propriétés physico-

chimiques et chimiques des sols

Effets de l’application des composts de biodéchets ménagers sur les indicateurs

microbiologiques de la qualité des sols

Efficience des composts de biodéchets ménagers sur les rendements des cultures

Objectifs, hypothèses et stratégie de l’étude -45-

Objectifs de l’étude

L’objectif général de cette étude consiste à évaluer les effets de l’apport dans le sol, de la

matière organique issue des composts de déchets ménagers collectés à Kinshasa sur

l’amélioration de la fertilité et de la production des sols acides de la République Démocratique

du Congo. Cette étude s’applique singulièrement sur les sols acides de la Province de

Kinshasa.

Les objectifs spécifiques suivants ont été ciblés:

- mettre en place un système de compostage de déchets solides ménagers et caractériser

les composts obtenus;

- diagnostiquer l’état actuel de la fertilité des sols des sites étudiés au point de vue de

leurs propriétés physiques, chimiques et microbiologiques ainsi que de leurs

contraintes potentielles à la productivité;

- évaluer l’effet de l’apport de la matière organique des composts de biodéchets

ménagers sur la dynamique des propriétés chimiques, physico-chimiques et

microbiologiques dans les conditions naturelles de terrain;

- évaluer l’influence de l’apport des composts de biodéchets ménagers sur la

productivité des cultures tests et aussi évaluer l’efficience agronomique des apports.

Hypothèses de travail

Conformément aux objectifs ci-dessus basés sur les investigations déjà réalisées sur cette

problématique, les hypothèses suivantes ont été émises et les résultats de cette étude

permettront de vérifier leur validité.

Les propriétés chimiques, physico-chimiques et microbiologiques de la fertilité des sols

de la Province de Kinshasa sont très peu favorables pour une production agricole;

Les matières organiques issues des composts de biodéchets ménagers peuvent

contribuer à améliorer les propriétés des sols acides, plus particulièrement le pH, la

disponibilité en éléments nutritifs notamment par l’augmentation de la CEC, les

propriétés biologiques, tout en réduisant les teneurs en aluminium échangeable du sol;

Les matières organiques issues des composts de biodéchets ménagers peuvent

constituer une meilleure alternative aux engrais minéraux chimiques hydrosolubles qui

sont coûteux et qui sont rapidement lessivés dans un sol à faible CEC et dans une

région à pluviosité élevée.

Bref, valorisés selon les normes environnementales exigées, les composts de biodéchets

ménagers pourraient rapidement améliorer la qualité et la productivité des sols (acides sableux)

intensément cultivés.

-46- Partie expérimentale

Cadre et stratégie de la recherche

Face à la croissance démographique et à la production des déchets solides ménagers dans la ville

de Kinshasa, aux difficultés de leur gestion en ce qui concerne leur collecte et leur élimination;

et à la productivité limitée de sols acides sableux de la Province de Kinshasa sous l’effet des

facteurs naturels du milieu physique né de la pédogenèse et du climat (fortes températures et

précipitations) en plus des facteurs anthropiques, la présente étude rentre dans le cadre de la

valorisation des ressources organiques disponibles dans les déchets solides ménagers par la

production des composts à petite ou grande échelle pour des applications agronomiques pour

l’amélioration de la fertilité des sols acides.

La démarche de cette étude a consisté à mener des essais sur terrain dans trois sites dont deux à

forte activité agricole de la Province de Kinshasa, à savoir le Plateau des Batéké à Balume dans

la commune de Maluku, Kimweza dans la commune de Mont Ngafula, et en plus du Mont

Amba dans la commune de Lemba. Un essai pilote de production de compost à été monté en

collaboration avec la section de la Croix Rouge/RDC de Lemba dans le cadre du Projet de

Compostière de Quartier (PCQ) à Lemba, Kinshasa. Et un essai d’apports au sol de matières

organiques des composts de biodéchets et d’engrais minéraux (NPK) dans les parcelles unitaires

sous différentes cultures a été mené dans les trois sites. Cette expérimentation a été réalisée en

quatre étapes successives correspondant aux quatre saisons culturales en deux années au cours

desquelles des échantillons de sols et les parties utiles des cultures (biomasse et graines) étaient

régulièrement prélevés pour évaluer l’incidence des fertilisants organiques en comparaison avec

les engrais minéraux (NPK) sur les propriétés de sols et déterminer leurs efficiences

agronomiques.

Matériels et méthodes -47-

Chapitre 3. Matériels et méthodes

3.1. Sites d’expérimentation

Les sols qui font l’objet de cette étude proviennent de trois sites (figure 12) dans la Province

de Kinshasa dont deux où les activités agricoles sont beaucoup plus développées notamment

dans la région du Plateau des Batéké (à Balume) et la région de Kimweza Mission ainsi que le

sol du Mont Amba. Le tableau 9 suivant donne la location géographique des différents sites

ainsi que le profil texturale de la couche arable.

Tableau 9. Coordonnées géographiques des sites et profils texturaux des couches arables.

Sites

Coordonnées Balume Kimwenza Mont Amba

Longitude 15°52’01,0’’ EO 15°17’09,5’’ EO 15°18’29,0’’ S Latitude 04°06’19,0’’ S 04°27’41,9’’ S 04°25’01,16’’ EO Altitude 655,9 m 374, 2 m 450 m Profil (0-20 cm) Sable fin, 7,5 YR 3/2

(dark brown) à l’état frais

Sable fin, 10 YR 4/6 (dark yellow) à l’état frais

Sable fin, 7,5 YR 4/4 (brown strong) à l’état frais

Figure 12. Localisation des sites d'étude.

Batéké

Kimwenza

Mont Amba


3.2 Relevés pluviométriques pendant la période d’expérimentation

Les expérimentations sur terrain ont été menées pendant quatre saisons culturales allant

d’octobre 2007 à mai 2009. Les précipitations enregistrées pendant la période

d’expérimentation dans la Province de Kinshasa sont représentées par la figure 13 et l’annexe

2. Cette figure montre une variabilité et une répartition inégale au cours des mois et des

essais. Pendant la première année culturale, la plus pluvieuse, il a été enregistré 782 mm et 754

mm de pluie, respectivement en saison A et B. La seconde année a été moins pluvieuse et il a

été enregistré à la dernière saison 621,2 mm de pluie.

Figure 13. Précipitations enregistrées au cours des saisons culturales (2007-2009) dans la Province de Kinshasa (Station de Binza Météo).

Les variations saisonnières des pluies observées ainsi que leur distribution irrégulière au cours

d’une même saison pourraient avoir un impact sur les propriétés des sols, la nutrition et le

développement des cultures.

3.3 Préparation et conditionnement des échantillons de sol

Sur chaque site, un profil a été fait jusqu'à une profondeur de plus de 100 cm, et un

échantillon de sol par horizon a été prélevé pour des raisons de classification des sols. En

outre, pour la caractérisation détaillée des propriétés physico-chimiques et biologiques des

sols, un échantillon composite des petites carottes de terre (500 g) prélevée de façon dispersée

autour du profil d’une profondeur de 0-30 cm sur une superficie d’environ 1 hectare pour

Balume et Kimwenza tandis que le sol du Mont Amba a été prélevé dans le jardin

expérimental de la Faculté des Sciences de l’Université de Kinshasa. Après chaque

prélèvement les échantillons étaient subdivisés en deux parties. Une partie séchée à l’air libre

puis broyée à l’aide d’un mortier en porcelaine et d’un pilon approprié; et tamisée sur un tamis

de 2 mm pour les analyses physico-chimiques de routine pour l’estimation de la fertilité

(Pauwels et al., 1992) et l’autre conservée à l’état frais (4 °C) pour les analyses

0 50

100 150 200 250 300

Sep

tem

bre

Oct

ob

re

No

vem

bre

Déc

emb

re

Jan

vie

r

Fév

rier

Mar

s

Avri

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Juin

Juill

et

Ao

ût

Sep

tem

bre

Oct

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No

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bre

Déc

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Jan

vie

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Fév

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Mar

s

Avri

l

Mai

Juin

Pré

cip

itati

on

(m

m)

mois Saison culturale 1 Saison culturale 2

Saison culturale 3

Saison culturale 4


microbiologiques (Schinner et al., 1995). Les analyses microbiologiques ont été effectuées sur

des échantillons frais ramenés à 50 % de leur capacité maximale de rétention en eau

(Öhlinger, 1995). La norme ISO 17155 (2002) recommande préférablement de ramener

l’humidité à 40 ou à 60 % de la capacité de rétention. En plus, les échantillons non perturbés

ont été prélevés dans chaque site à l’aide des cylindres métalliques (anneaux de Kopecky) en

acier inoxydable pour la mesure de la densité apparente.

Les propriétés morphologiques de ces sols sont résumées dans la description des profils

suivant les « Guidelines for Soil Description » (FAO, 1990) en annexe 1. En plus, des observations

géomorphologiques et des coordonnées géographiques par GPS (map 765 GARMIN) de

chaque site ont été réalisées (tableau 9 et annexe 1).

Les analyses microbiologiques et une partie des analyses chimiques étaient réalisées au

Laboratoire d’Ecologie microbienne et d’Epuration des Eaux (LEMEE) de Gembloux Agro-

Bio Tech (ULg). L’autre partie des analyses physico-chimiques et chimiques était effectuée

dans les Laboratoires de Pédologie de la Faculté d’Agronomie et de Chimie Analytique de la

Faculté des Sciences (Unikin) à Kinshasa.

3.4 Analyses physico-chimiques et biologiques

3.4.1 Analyses physico-chimiques

3.4.1.1 Analyse granulométrique

La granulométrie, paramètre géopédologique, permet la détermination de la distribution

pondérale des particules minérales selon leurs classes de dimension en dessous de 2 mm

(Pansu et Gautheyrou, 2003; Bock, 1994 in Mze, 2008). L'analyse granulométrique s’est faite

par la méthode à l’hydromètre à chaîne et permet la dissociation du matériau jusqu'à l'état de

particules élémentaires, ce qui implique la destruction des agrégats.

Après destruction (oxydation) de la matière organique (action de ciment) par l'eau oxygénée

(H2O2 30 %) à chaud et prétraitement à l'acide chlorhydrique dilué (HCl, 0,01N); la fraction

sableuse a été séparée par tamisage (crible à trou de 63 ou 5 µm); la fraction argile-limon a été

déterminée par la méthode de Köhn, après dispersion avec la solution de

hexaméthaphosphate de sodium à 5 %. Les différentes fractions ont été identifiées selon

"USA textural triangle", et exprimées en pourcentage massique.

3.4.1.2 Densité apparente

La densité apparente (Da), qui est la masse d’un échantillon de sol sec sur le volume total,

était mesurée par la méthode des cylindres sur les échantillons non perturbés et frais,

connaissant le poids sec constant des échantillons à 105 °C et le volume des cylindres des

prélèvements utilisés (Okalebo et al, 2002; Van Ranst et al., 1999). Et la couleur des sols a été


déterminée à l’état frais à l’aide des références colorées du code de Munsell (Munsell soil color

charts, edition 2000).

3.4.1.3 Capacité de rétention au champ (CRC)

La capacité de rétention au champ du sol correspond à la teneur moyenne maximale en eau

que peut retenir un sol contenu dans un pot de culture après saturation complète et ressuyage

libre. La capacité de rétention au champ a été déterminée en plongeant des pots troués

contenant les échantillons dans une bassine d’eau en veillant à ce que le niveau d’eau dans la

bassine ne dépasse pas le niveau du sol dans les pots. L’eau monte par capillarité dans les

pots. Après 24 heures, les pots sont retirés de la bassine et laissés s’égoutter pendant encore

24 heures. Le seuil en dessous duquel l’eau contenue dans le sol ne peut pas être drainée ou

l’humidité résiduelle représente la différence de poids après séchage de l’échantillon à 105 °C

pendant 24 heures (Anderson et Igram, 1993).

3.4.1.4 Détermination du pH-Eau et du pH-KCl

Le pH est un indicateur de l'état d'une terre au plan agronomique et renseigne sur sa

dégradation chimique éventuelle due à une désaturation, la présence de certains sels toxiques,

son activité microbienne, et sur son niveau d'assimilabilité des éléments par la plante (Pansu et

Gautheyrou, 2003). Le pH a été mesuré dans une suspension sol/H2O et sol/KCl dans un

rapport de 1/5 à température ambiante.

Un échantillon de sol tamisé (10 g) est placé dans l'erlenmeyer, mis en contact avec 50 ml

d'eau distillée ou de 50 ml de KCl (1 M) et placé sur une enceinte d'agitation pendant 2

heures. La mesure est alors effectuée sur le surnageant, après un temps d'équilibre d'une

demi-heure (dans un bécher après lavage ou décontamination avec 10 ml du même

surnageant). Le pH-mètre (EcoScan) à électrode de verre a été utilisé pour mesurer le pH.

3.4.1.5 Acidité échangeable (AE)

L'échantillon est percolé par une solution de KCl 1 M non tamponnée qui permet d'extraire

l'acidité échangeable (H+ et Al3+). Le titrage est effectué par volumétrie avec le NaOH 0,02 N.

Le dosage de l'Al se fait par complexation avec le fluorure de sodium (NaF) 1 N neutralisé

par la soude sous forme de Al(OH)3 et titrage en retour des hydroxydes libérés avec le HCl

0,02 N (Pauwels et al., 1992).


3.4.1.6 Dosage du carbone organique total

Le dosage de carbone permet de déterminer le taux de matière organique. La méthode de

Walkley et Black (1934) utilisée à cet effet consistait en une oxydation de la matière organique

par le dichromate de potassium (K2Cr2O7) en excès en milieu acide sulfurique concentré

(H2SO4, 96 %) à chaud et en présence du catalyseur (Ag2SO4) à partir d’un échantillon de 1 g

de sol tamisé à 2 mm. Et le titrage de dichromate de potassium en excès par le sulfate ferreux

(sel de Mohr) en présence de diphénylamine comme indicateur d'oxydoréduction. Les deux

principales réactions mises en jeu sont:

3.4.1.7 Dosage de l'azote Kjeldahl total

L'azote est déterminé après digestion de la matière organique par l'acide sulfurique concentré

à l'ébullition suivi d'une distillation Kjeldahl d’un échantillon de 2 g de sol tamisé à 2 mm

(Bremmer, 1965). La méthode s'effectue en trois étapes à savoir:

La minéralisation de l'azote organique par attaque à l'acide sulfurique concentré à

chaud en présence des catalyseurs (CuSO4, K2SO4), selon la réaction chimique

suivante:

La distillation par entraînement à la vapeur de l'ammoniaque obtenu par l'action de la

soude caustique (NaOH 40 %) sur le sulfate d'ammonium formé lors de la

minéralisation de l'azote organique. L'ammoniac est recueilli dans une quantité connue

du mélange d'acide borique à 4 % plus l'indicateur mixte.

La titration de l'ammoniaque libérée de la distillation par l'acide chlorhydrique (HCl,

0,05 N).

Le titrage est réalisé au moyen du titrateur automatique Radiometer.

3.4.1.8 Dosage de l’azote minéral

L’azote minéral a été dosé sous forme d’ions NH4+, NO2

- et NO3- sur l’extrait de 10 g de sol

au KCl (0,5 N) après agitation et centrifugation.


L’ammonium est mesuré après alcalinisation au NaOH de l’extrait en présence de

l’hypochlorite (sous forme de chloramines) qui réagit avec le nitroprussiate de sodium et le

thymol pour former le bleu d’indophénol mesurable par spectrophotométrie à 692 nm (Kit

Spectroquant N-NH4+).

Les nitrites ont été mesurés par leur réaction dans l’extrait avec l’acide sulfanilique pour

former l’acide diazobenzène sulfonique - 4 qui réagit ensuite avec la N-(1-naphtyl)-

éthylènediamine en milieu acide (pH 2 - 2,5) formant un colorant azoïque de couleur pourpre

dont l’intensité est proportionnelle à la concentration. La densité optique est mesurée par

spectrophotométrie à 525 nm (Kit Spectroquant NO2-).

Les nitrates sont déterminés par la réaction avec le salicylate de sodium qui forme en milieu

acide (H2SO4) le nitrosalicylate de sodium. Celui-ci prend une coloration jaune en milieu

basique (NaOH/tartrate de sodium-potassium) qui est déterminé par spectrophotométrie à la

longueur d’onde de 420 nm.

3.4.1.9 Détermination du phosphore disponible

Le phosphore assimilable a été déterminé par la méthode de Bray 2 (Van Ranst et al., 1999;

Okalebo et al., 2002). Après extraction par une solution d'acide chlorhydrique (HCl) et de

fluorure d'ammonium (NH4F), le phosphore (extrait) a été filtré, puis coloré en utilisant la

réaction de complexation du phosphore avec une solution acide de molybdate d'ammonium

et de chlorure stanneux. La concentration en phosphore assimilable a été déterminée par

colorimétrie (UV-visible 1205 Spectrophotometer).

3.4.1.10 Dosage du phosphore total et organique

Le phosphore a été déterminé après extraction de 1 g de sol calciné au four à moufle

(phosphore total) pendant 2 h à 550 °C ou pas (phosphore inorganique) dans l’acide

sulfurique après agitation pendant 16 h et centrifugation. L’extrait est traité au p-nitrophénol

et neutralisé par le NaOH à 0,5 N. La détermination du phosphore est réalisée sur ce dernier

extrait au bleu de molybdène à l’aide du Kit Spectroquant à 690 nm. Le phosphore organique est

obtenu indirectement par différence entre le phosphore total et le phosphore inorganique.

3.4.1.11 CEC et cations basiques

La capacité d'échange cationique exprime sous certaines conditions, la quantité potentielle des

cations susceptible de neutraliser les charges négatives du sol.

La capacité d'échange cationique a été déterminée par extraction (percolation) en milieu

tamponné à l'acétate d'ammonium 1N, pH 7,0 pour saturer le sol par les cations NH4+ dans

un extracteur mécanique sous vide (Centurion). L'excès d'acétate d'ammonium est éliminé par

lavage à l'alcool éthylique à 95 %. La quantité de NH4+ adsorbé par le sol étant considérée

comme la mesure de CEC, et l'azote ammoniacal est obtenu par distillation Kjedahl directe de


l'échantillon (Van Ranst et al., 1999). L'ammoniac distillé est dosé par la solution de HCl 0,05

N.

Les cations basiques étaient dosés dans l'extrait acétique par spectrophotométrie d’absorption

atomique pour Ca2+, Mg2+ et par émission pour le Na+, K+.

Les résultats obtenus (CEC et cations basiques) sont exprimés en méq/100 g de sol ou

cmol(+)/kg de sol.

Caractéristiques dérivées des données analytiques,

Somme des Bases: ;

Taux de saturation: , ou SB est la somme des bases et la capacité

d’échange cationique effective :

3.4.1.12 Les éléments minéraux totaux

Les éléments minéraux totaux (Cu, Fe, Zn, Mn, Pb) ont été déterminés par

spectrophotométrie d’absorption atomique sur cendres après calcination de l’échantillon à

550 °C (Okalebo et al., 2002; Biey, 2001).

3.4.2. Analyses biologiques des sols

3.4.2.1 Carbone microbien

Une prise d’essai de sol de 10 g (humides : 50-60 %) est soumise à des vapeurs de

chloroforme (fumigation) qui détruit et lyse les cellules microbiennes vivantes (99 %)

relargant leur contenu cellulaire dans le milieu (Joergensen, 1995; Ros et al., 2006; Solaiman,

2007). Le sol fumigé ainsi que le sol non fumigé sont extraits au au moyen d’une solution 0,5

M de K2SO4. Le carbone microbien (Cmic.) est extrait sur les deux extraits et la différence entre

les deux représente le carbone microbien qui est corrélé avec la biomasse par un facteur de

calibration KCE de 0,38. La mesure finale est faite à 350 nm de longueur d’onde (λ) dans des

tubes de DCO préchauffés à 150 °C au préalable dans le réacteur de DCO.

3.4.2.2 Azote microbien

L’échantillon est préparé dans les mêmes conditions que pour le carbone microbien. L’azote

est déterminé par dosage de l’azote Kjeldahl après digestion au minéralisateur VELP (à 150

°C, 30 min; 200 °C, 30 min et 380 °C, 1 h) en milieu acide concentré (H2SO4) catalysé par le

CuSO4.5H2O 1 % et suivi d’une distillation après alcalinisation au NaOH 35 %. Le distillat est

récupéré dans l’acide sulfurique 0,004 N. L’ammonium est mesuré par la méthode au bleu

d’indophénol (Kit Spectroquant Merck NH4+) sur les deux extraits fumigé et non fumigé; et la

différence entre les deux mesures représente l’azote microbien qui est aussi corrélé avec la

biomasse microbienne. L’azote microbien est calculé par : Nmic. = NE/KE ou KE = 0,54


(coefficient d’efficience) et NE est la différence de l’azote fumigé et non fumigé après

extraction au CH3Cl.

3.4.2.3 Respiration basale et induite

La respiration est basée sur le fait que des échantillons de sol à 50-60 % de leur capacité au

champ sont incubés à 20 °C dans des flacons DURAN fermés par des manomètres. Le CO2

émis étant piégé par le NaOH en pastilles (solution), la consommation d’oxygène est

proportionnelle à la dépression mesurée dans les flacons (Alef, 1995; Sparling, 1995). La

vitesse de respiration est la pente de la partie linéaire de la courbe de consommation de

l’oxygène en fonction du temps enregistré par les manomètres. La mesure de la respiration

basale est pratiquée sur les échantillons tels quels et la respiration induite est mesurée après

ajout d’un substrat [mélange de glucose, (NH4)2SO4 et KH2PO4] par le Système DBO WTW

Oxitop. Enfin, les logiciels ACHAT OC et EXCEL permettent de calculer les valeurs

respirométriques.

3.4.2.4 Carbone facilement biodégradable (DBO5)

La méthode est basée sur l’incubation d’échantillon à 20 ± 1 °C dans un flacon fermé, placé à

l’obscurité pendant une durée donnée (généralement de 5 jours). Les micro-organismes

présents dans l’échantillon, ou apportés par un inoculum, consomment l’oxygène dissous

pour dégrader les matières dégradables (biodégradables) en présence d’une solution minérale

contenant l’azote et le phosphore qui provoque une diminution de la pression partielle en

oxygène dans l’espace de tête. Le CO2 généré par la respiration microbienne étant capté par

de la soude ou la potasse située dans l’insert fixé sur le couvercle, la pression partielle en CO2

ne varie pas. Un manomètre mesure la diminution de la pression totale qui est donc égale à la

diminution de la pression partielle en oxygène et donc proportionnelle à la consommation

d’oxygène. La dépression mesurée est convertie directement en DBO. La nitrification est

inhibée par l’ajout d’allylthiourée (ATU).

Pour l’étude, les paramètres ont été fixés à 5 g de sol, 365 ml de volume de remplissage en

présence des différentes solutions salines et un inoculum constitué d’une liqueur mixte de

boue de station d’épuration traitée préalablement aux ultrasons pour disperser les flocs

microbiens. La durée de mesure était de cinq jours et la température d’incubation des flacons

DBO était de 20 °C. Le carbone facilement métabolisable (Cfm) est obtenu par la relation : Cfm

(mgC.kg-1 sol)= DBO (mgO2.j-1.g-1 de sol) x 12/32.

3.4.3. Analyses enzymatiques

Dans le but d’évaluer l’activité catalytique des micro-organismes dans le sol qui transforment

les formes organiques aux formes minérales assimilables pour les plantes de phosphore et de

l’azote, nous avons dosé la phosphatase et l’uréase. La phosphatase joue un rôle important


dans la minéralisation du phosphore organique tandis que l’uréase est impliqué dans la

minéralisation de l’azote.

3.4.3.1 Phosphatase

La méthode est basée sur la mesure de l’activité de la monophosphoestérase acide (pH 6,5)

par la détermination du p-nitrophénol libéré à partir du p-nitrophényl phosphate après

incubation du sol à 37 °C pendant 1 h dans une solution tampon (Alef et al., 1995). Le dosage

se fait par spectrophotométrie visible à la λ 400 nm après alcalinisation de la solution par le

NaOH.

3.4.3.2 Uréase

Les échantillons de sol sont incubés pendant 2 h à 37 °C en présence d’urée selon la méthode

tamponnée ou non tamponnée et l’ammonium libéré est extrait au KCl. Sa détermination est

basée sur sa réaction avec le salicylate de sodium en présence du complexe

dichloreisocyanurate de sodium coloré en vert au pH alcalin (Kander et Gerber, 1988). Le

dosage se fait par spectrophotométrie (Kit Sepctroquant de NH4+).

3.5 Nature et préparation des amendements utilisés

Le premier volet de cette étude portait sur la production d’amendement organique.

L’amendement organique utilisé dans cette étude est le compost des biodéchets ménagers

(déchets biodégradables solides) comprenant les déchets alimentaires, les déchets verts

ménagers, les papiers, cartons et les déchets du marché). Les composts ont été obtenus par

compostage à petite échelle en collaboration avec le Projet Compostière de Quartier (PCQ)

de la Croix Rouge (CR) section de Lemba à Lemba Foire, des ordures ménagères issues de la

collecte séparée dans les ménages aux environs du site de compostage et du marché central de

la commune de Lemba. Le compostage a été réalisé par la méthode en andain à la surface de

sol. Généralement, le choix de la méthode est dépendant de la quantité de matières, des

moyens disponibles et de l’usage du compost (Mustin, 1987; Gobat et al., 1998 ). Les

différentes matières à composter étaient intimement mélangées pour avoir un produit

homogène. Les paramètres clés du suivi de compostage étaient mesurés régulièrement: la

température et l’humidité in situ tous les deux jours et le pH tous les quatre jours (Waas et al.,

2001; Okalebo et al., 2002). L’arrosage de tas était assuré régulièrement pour maintenir

l’humidité requise et les retournements se faisaient toutes les deux semaines pour aérer le tas.

Le bilan empirique évalué après deux saisons successives a montré que le volume du produit

final représentait plus ou moins le tiers des matières à composter. La durée du compostage

était d’environ 3 mois. La caractérisation analytique des composts se faisait sur un échantillon

composite parfaitement homogénéisé après prélèvement à différents endroits de chaque tas.

Le tableau 10 ci-dessous donne les caractéristiques des composts de biodéchets utilisés. Les


mesures ont été réalisées au début de chaque campagne sur un échantillon composite. Trois

analyses ont été effectuées pour chauqe paramètres au niveau des échantillons composites

prélevés.

En moyenne les caractéristiques des paramètres sont bonnes par rapport aux données de la

littérature (Leclerc, 2001b; Gobat et al., 2003; Mustin, 1987). Selon ces auteurs les

caractéristiques essentielles dépendent de la composition de départ des déchets et doivent être

comprise pour : le pH entre 6,5-8,5; les matières organiques entre 20-40 % ; le rapport C/N

entre 10-20; l’azote total entre 0,5-1,8 % ; le potassium entre 0,6-1,8 % de K2O; le phosphore

total entre 0,4-1 % de P2O5; le magnésium entre 0,7-3,0 % de MgO; le calcium entre 3-12 %

de CaO; etc. Concernant les métaux lourds, les valeurs obtenues (tableau 10) sont acceptables

par rapport aux normes standards admissibles dans la plupart des pays occidentaux comme

indiqué à la section 2.4.7 du chapitre II. Les résultats similaires ont été obtenus par Biey

(2001) dans le cadre de son étude sur le biotraitement à petite échelle des ordures

ménagères intitulé « Caractérisation des composts produits après séparation des déchets à la

source et des déchets séparés à la décharge à Kinshasa (R.D. Congo).

Tableau 10. Composition et caractéristiques des composts des biodéchets ménagers utilisés au

début de chaque campagne culturale et de la fumure minérale selon les caractéristiques du

fabricant.

Amendements

Caractéristiques CBDM (SC1) CBDM (SC2) FM

pH 7,91 (0,04) 7,58 (0,20) - MS (%) 55,44 (0,10) 64,56 (0,05) -

- 12 - 8 - 3 18 - - - - -

COT (% MS) 27,02 (0,75) 23,75 (3,53) Ntot (% MS) 2,7 (0,03) 1,9 (0,20) C/N 10 (0,80) 12,2 (0,13) P tot (P2O5 % MS) 0,56 (0,02) 0,48 (0,10) CaO (% MS) 3,42 (0,09) 3,76 (0,05) MgO (% MS) 0,81 (0,07) 0,87 (0,02) K2O (% MS) 0,67 (0,03) 0,52 (0,16) Cu (mg.kg-1 MS) 17,09 (1,25) 11,07 (1,73) Mn (mg.kg-1 MS) 62,5 (3,17) 57,52 (2,18) Zn (mg.kg-1 MS) 83,4 (4,42) 71,01 (2,01) Fe (mg.kg-1 MS) 1381 (27,55) 1125 (13,37) Pb (mg.kg-1 MS)

29,51 (2,82) 34,39 (5,10)

CBDM : composts de biodéchets ménagers, FM : fumure minérale (NPK), SC1 : saison culturale 1 et SC2 : saison

culturale 2, Chiffre () : écart type.

Au niveau agronomique et environnemental, les composts de biodéchets obtenus sont

considérés comme étant une matière résiduelle fertilisante, en raison du niveau de matière

organique et des éléments majeurs et mineurs. Cependant, ces quantités d’éléments nutritifs


ne se retrouvent pas toujours entièrement sous forme assimilable ou disponibles aux cultures

à court terme et c’est la raison pour laquelle elles ne peuvent se substituer qu’en partie aux

engrais minéraux.

3.6 Conduite des essais

3.6.1 Dispositif expérimental

Selon les principes de Dagnelie (2006), un dispositif expérimental en blocs complètement

aléatoire avec trois répétitions a été monté sur chaque site (Kimwenza, Mont Amba et

Balume) et avec trois cultures-test selon les objectifs fixés dans cette étude. Sur chaque site,

six traitements constitués de trois doses des composts de biodéchets ménagers (20, 40 et 60

t.ha-1 MB) et de deux doses d’engrais minéraux NPK (100 et 200 kg.ha-1) en plus du témoin

sans amendement étaient expérimentés. Au total 18 parcelles élémentaires de 3 x 2,5 m étaient

constituées et espacées entre-elles de plus ou moins 2 m selon la configuration du terrain sur

chaque site (figure 13). L’application des traitements se fait en quatre saisons culturales

décrites dans la suite du travail.

Kimwenza Mont Amba Balume

T0 T2 T5 T0 T2 T5 T0 T2 T5

T3 T4 T1 T3 T4 T1 T3 T4 T1

T2 T3 T0 T2 T3 T0 T2 T3 T0

T1 T5 T4 T1 T5 T4 T1 T5 T4

T4 T0 T2 T4 T0 T2 T4 T0 T2

1m

T5 T1 T3 T5 T1 T3 T5 T1 T3

2m

Figure 14. Schéma du dispositif expérimental dans les sites de Kimwenza, du Mont Amba et de Balume.

Les symboles T0, T1, T2, T3, T4, T5 représentent les six traitements des fertilisants définis

comme suit.

T0 : témoin absolu, correspond à la parcelle mise en culture sans apport des fertilisants, T1 :

parcelle traité aux composts à la dose de 20t.ha-1 MB, T2 : parcelle traitée avec 40 t.ha-1 MB

Orientation répétitions

Orientation traitem

ents


CBDM, T3 : parcelle traitée avec 60 t.ha-1 MB CBDM, T4 : parcelle traité avec l’engrais NPK

à 100 kg.ha-1 et T5 : parcelle traitée avec l’engrais NPK à 200 kg.ha-1.

3.6.2 Mode d’application et quantités

Le mode d’application et le choix des doses appliquées ont été basés sur les données de la

littérature et des pratiques répandues dans la région. Certaines études concluent que la façon

d’appliquer le compost ne semble pas influencer son efficacité. Mais, Dick et McCoy (1933 in

Charland et al., 2001), quant à eux différencient les méthodes d’application et les effets de

celles-ci. Selon eux, l’application en surface du compost favorise l’amélioration de la structure

des sols et réduit les phénomènes de lessivage et d’érosion, comparativement à la méthode

d’incorporation des composts. L’application en surface permet également d’éviter la

compétition pour l’azote entre la plante et les micro-organismes dans la zone racinaire.

La variété des composts rend difficile l’établissement de règles générales en vue de leur

utilisation. De plus, il est difficile de donner des directives précises relatives aux quantités de

compost à utiliser et on conseille d’appliquer entre 5 et 150 t.ha-1 selon la nature du compost

et le type de sol (Hofny-Collins, 2006; Gobat et al., 1998; N’Dayegamiye et al., 2005; Movahedi

Naeini et Cook, 2000; etc.). Les quantités de composts décrits ci-dessus (section 3.5.1) et

présentées dans le tableau 11 ont été appliquées simultanément sur chaque site pendant 4

saisons culturales en deux années (octobre 2007 à mai 2009). Pour le NPK, le choix se réfère

aux habitudes répandues chez les agriculteurs en fonction de leur pouvoir d’achat, des

champs exploités dans la Province de Kinshasa et aux recommandations des services du

ministère de l’agriculture.

Tableau 11. Quantités des composts BDM apportées (t.ha-1 MB) et d'engrais NPK (kg.ha-1) au cours de l'expérimentation par saison culturale.

Saison culturale

AC1 AC2

Type d’amendement

N° traitement SC1 SC2 SC3 SC4 Quantité totale apportée

T0 0 0 0 0 0

CBDM T1 (t.ha-1 MB) 20 20 20 20 80 T2 (t.ha-1 MB) 40 40 40 40 160 T3 (t.ha-1 MB) 60 60 60 60 240

NPK T4 (kg.ha-1) 100 100 100 100 400 T5 (kg.ha-1) 200 200 200 200 800

CBDM : composts de biodéchets ménagers, NPK : engrais minréraux, SC : saison culturale, AC1 : 1ère année

culturale, AC2 : 2ème année culturale.

Les quatintés d’élements fertilisants pour chaque traitement: T1(299-245 kg N/ha, 62-62 kg P2O5/ha, 71-67

K2O/ha), T2 (599-491 kg N/ha, 124-124 P2O5/ha, 146-134 kg K2O/ha), T3 (898-736 kg N/ha, 186-186

kg P2O5/ha, 223-201 kg K2O/ha), T4 (12-12 kg N/ha, 8 kg P2O5/ha, 18-18 K2O/ha) et T5 (24-24 kg

N/ha, 16-16 P2O5/ha, 36-36 K2O/ha) respectivement à la primère et deuxième année culturale.


Après la préparation des parcelles unitaires, chaque dose était appliquée par épandage

superficiel de façon homogène, et cela une semaine avant le semis. Les mêmes apports ont été

répétés chaque saison culturale pour le compost et le jour même avec l’engrais NPK.

3.6.3 Cultures-tests utilisées et opérations culturales

Trois cultures, le soja (Glycine max L. ; variété vuangi TGX888-48C), l’arachide (Arachis hypogeae

L., variété Bubanji JL24) et l’oseille (Hibiscus sabbariffa L.) ont été choisies pour servir de plantes-

test dans les trois sites (SENASEM, 2008), dans le but d’évaluer l’influence des amendements

apportés sur le rendement en produits utiles. Le soja et l’arachide font partie des cultures les

plus importantes cultivées en République Démocratique du Congo. La culture du soja et de

l’arachide ont été encouragées dans le cadre du Plan de Rélance Agricole en RDC. Elle est

intéressante en RDC pour la sécurité alimentaire du fait de leur haute teneur en lipides et

protéines (FAO, 2009). Leur cycle végétatif est de 3 à 4 mois, l’écartement dans et entre les

lignes était respectivement de 15 – 20 cm et 20 - 25 cm. L’oseille est un des légumes qui

assure un pouvoir économique aux maraîchers, son cycle végétatif est d’environ 2 mois,

l’écartement appliqué entre les lignes était de 10 x 25 cm. Le soin d’entretien se limitait à 2 ou

3 binages et aucun traitement phytosanitaire n’a été apporté.

Au cours d’une saison culturale, chaque parcelle de l’essai recevait les trois cultures à la fois à

raison de plus ou moins 5 lignes pour chaque culture dans la parcelle unitaire. D’une saison à

l’autre, l’orientation des lignes et la disposition des cultures étaient interchangées pour

minimiser l’effet des cultures et des rotations. Seul le rendement en produit utile a été

considéré dans cette étude.

3.6.4 Durée des essais, échantillonnage et méthodes d’analyse des sols dans le temps

Dans l’agrosystème de la Province de Kinshasa, deux principales saisons culturales par an

sont reconnues du fait des précipitations abondantes et inégalement réparties durant l’année,

la saison A de septembre à janvier et la saison B de février à juin (Compère, 1974). L’étude a

porté en tout sur quatre saisons culturales successives allant de la saison A 2008 à la saison B

2009.

Excepté les échantillons des sols prélevés pour le diagnostic de la fertilité à l’état initial, quatre

campagnes d’échantillonnage des sols ont été menées, chaque fois entre la récolte de l’essai

précédent et l’installation du suivant. Au total, 54 échantillons composites unitaires étaient

récoltés sur les trois sites à chaque saison culturale (18 parcelles x 3 sites).

Les procédures de préparation et de conditionnement des échantillons des sols sont les

mêmes que celles décrites plus haut ainsi que les méthodes d’analyses. Dans la présentation

des résultats (figures), les quatre saisons culturales sont désignées en plus de l’état initial

respectivement par les chiffres : 1= état initial, 2 = première saison culturale (SA 2008), 3 =


deuxième saison culturale (SB 2008), 4 = troisième saison culturale (SA 2009) et 5 =

quatrième saison culturale (SB 2009).

3.7 Analyses statistiques des données

L’analyse de la variance (ANOVA) à un facteur a été effectuée à l’aide du logiciel Minitab15.

La comparaison des moyennes des traitements au niveau de signification de 5 % a été opérée

et aussi l’analyse de corrélation de Pearson entre différents paramètres étudiés et la dose de

compost appliquée.

Propriétés et diagnostic de l’état agropédologique des sols des sites étudiés -61-

Chapitre 4. Propriétés et diagnostic de l’état agropédologique des sols des sites

étudiés

4.1 Introduction

Beaucoup d’études de mise en valeur des sols acides en régions tropicales ont mis en évidence

des limites dues à l’inadéquation de certains moyens utilisés par rapport aux types de sols

considérés (Latham et al., 1984 in Voundi, 1998). Mal connues, les contraintes minéralogiques,

physiques, chimiques et surtout biologiques restent un préalable indispensable à toute

investigation. Celles-ci affectent le niveau de productivité des sols et en Afrique en général, la

productivité des terres agricoles n’est pas suffisante pour garantir la sécurité alimentaire des

populations paysannes (Mze, 2007).

La Province de Kinshasa est essentiellement couverte de sols sableux dits sables ocres du

système de Kalahari et ces sols ont un pouvoir agronomique très limité, notamment à cause,

de leur faible capacité de rétention en eau et de leur réaction acide (Sys, 1983; Malele, 2003a).

Ces propriétés constituent une limitation majeure de ces sols à toute production agricole et à

une agriculture intensive sédentaire. La détermination des propriétés de tels sols constitue une

étape importante dans l’évaluation de leur potentialité et usage. En République Démocratique

du Congo, l’étendue du territoire associé au manque de données complique davantage la

gestion des terres agricoles à tous les niveaux. Peu d’informations existent sur les

caractéristiques physiques, minéralogiques, chimiques et biologiques des sols et ainsi, les

limitations à leur fertilité chimique et biologique, sont mal connues. La connaissance de ces

limitations serait le point de départ pour toute amélioration de l’état nutritif des sols et de la

conservation du milieu naturel (Legros, 2007). Les propriétés physiques du sol affectent

significativement la croissance des plantes et, renseignent principalement sur le pouvoir de

rétention d’eau, l’aération et la facilité de pénétration des racines dans le sol. Les propriétés

minéralogiques affectent la physique, la chimie et la biologie du sol, et indiquent les sources

d’approvisionnement et de stockage des nutriments dans le sol.

L’objectif poursuivi dans ce chapitre consiste à caractériser les sols des sites de Kimwenza, du

Mont Amba et de Balume en vue de déterminer leur état agropédologique et de dégager les

principales contraintes chimiques et biologiques susceptibles de limiter leur production

agricole.

4.2 Matériels et méthodes

Les différentes méthodes d’échantillonnage des sols et d’analyses physico-chimiques et

biologiques sont décrites dans le troisième chapitre de ce document.


4.3 Résultats et discussion

Nous présentons séparément les résultats des caractéristiques physico-chimiques et chimiques

et ceux du statut microbiologique des sols étudiés.

4.3.1 Caractéristiques physiques

4.3.1.1 Granulométrie, densité apparente et CRC

Les résultats de l’analyse granulométrique des sols des 3 sites étudiés sont consignés dans le

tableau 12 ci-dessous.

Tableau 12. Quelques caractéristiques physiques des sols des sites étudiés.

Sols des sites

Paramètres Kimwenza Mont Amba Balume

Texture (%) Sable Sable Sable limoneux

Argile 2,00 (0,71) 4,75 (0,83) 10 (0,71)

Limon 6,50 (2,06) 2,50 (0,50) 1,75 (0,43)

Sable 91,50 (1,50) 92,75 (1,09) 88,75 (2,59)

CRC (%) 24,98 (0,14) 25,80 (0,00) 41,53 (0,19)

CRC : capacité de rétention au champ, Chiffre () : écart-type.

L’analyse granulométrique des sols étudiés a montré une texture essentiellement sableuse dans

l’horizon superficiel qui traduit une certaine homogénéité du matériel parental constaté dans

les études de Pain (1984) et Sys et al. (1961). Ce sont des sols constitués principalement de

sables fins. La classification de ces sols selon l’« USDA Taxonomy » (Soil Survey Staff, 2006) et

le WRB (2006) confirme davantage le caractère homogène des conditions de formation de ces

sols. Ils peuvent être classifiés de rubiques arenoferralsols (dystriques) (WRB, 2006), c'est-à-dire

« les sables ocres », appelés communément système de Kalahari. Les teneurs en argile et limon

sont minimales dans les horizons superficiels. L’horizon superficiel de tous les sols étudiés

contient environ moins de 10 % d’argile et environ plus de 2 % de limon, le reste étant

naturellement constitué de sable. Une texture analogue a également été trouvée par Koy

(2009) pour les sols du Plateau des Batéké (Mbankana, Mampu, Kinzono). Cette même étude

a révélé que la fraction limon-argile est nettement dominée par le quartz, et la kaolinite est le

minéral argileux important en plus de quelques oxydes résiduels (gibbsite et anatase). La

présence d’horizons superficiels à texture grossière (sable) a été indiquée dans les sols de la

région intertropicale et attribuée aux processus agissant simultanément ou séquentiellement

sur les horizons comme la stratification des matériels parentaux, destruction de l’argile de

l’épipédon, processus de migration ou d’accumulation d’argile, activité de vers de terre ou des

termites, érosion d’argile ou de limon à partir de la surface du sol (Soil Survey Staff, 1975;

Bravard et Righi, 1990; Marcelino, 1995; Koy, 2009).


La densité apparente des sols trouvés sur les trois sites est de ± 1,2 g.cm-3. Cette densité

apparente de la couche superficielle se trouve dans la gamme de 1,1-1,4 g.cm-3, considérée par

Taylor et al. (1966); Legros (2007) comme la densité des sols (minéraux) non récemment

cultivés et non compactés. Cette valeur ne présente aucune restriction pour la pénétration des

racines (London, 1991; De Geus, 1973; Baize et al., 2008) et en plus de la porosité qui

caractérise généralement les sols sablonneux (> 40 %), cette valeur révèle que les sols étudiés

sont d’excellentes propriétés physiques, due aux conditions optimales de drainage, de

circulation de l’air et de pénétration facile des racines.

L’analyse de la capacité de rétention au champ (CRC) est de plus ou moins 25 % pour les sols

de Kimwenza et de Mont Amba; et 42 % pour le sol de Balume (tableau 12). Ainsi, le sol de

Balume semble avoir une capacité de rétention en eau beaucoup plus importante, en relation

avec sa texture qui se justifierait par sa fraction argileuse élevée (tableau 12). En effet, comme

d’autres caractéristiques physiques (conductivité hydraulique, perméabilité, densité apparente,

etc.), la capacité de rétention en eau est grandement liée à la texture minéralogique qui

détermine la structure du sol et peut être aussi influencée par les pratiques culturales (apports

ou pertes en matière organique) (Mbonigaba, 2007; Mze, 2008). D’autres études ont montré

que le taux des matières organiques a un effet direct sur la fonction de rétention en eau à

cause de sa nature hydrophilique ou hydrophobique (Klute, 1986; Villar et al., 1993 et Annabi,

2005). Dans le cas de notre étude le taux de matières organiques aurait faiblement contribué à

la CRC. Ceci explique la faible rétention en eau combinée à de faibles teneurs en matière

organique par rapport à la CRC limitée comme pour le sable pur.

4.3.2 Caractéristiques chimiques

Le tableau 13 cité ci-dessous contient les caractéristiques chimiques des échantillons

composites des sols provenant des trois sites concernés par l’étude. Les résultats sont les

moyennes de trois répétitions. En général, les directives proposées par London (1991), et

dans la mesure du possible, combinées (associées) à celles des autres auteurs (ORSTOM in

Sawadogo, 2006, etc.), ont été utilisées dans la discussion des résultats.

4.3.2.1 pH

Le pH est un paramètre important qui conditionne un grand nombre des réactions chimiques

et microbiologiques dans le sol (Brady et Weil, 2002). Généralement, la plupart des plantes

cultivées poussent convenablement dans un sol neutre ou légèrement acide c’est-à-dire de 5,5

< pH < 7 (Landon, 1991). Les faibles valeurs de pH dans les sols limitent la croissance

végétale par la diminution de la nitrification, la déficience en phosphore, la toxicité aluminique

et manganique, et par la grande disponibilité des certains métaux lourds, etc.

Le tableau 13 révèle que tous les sols ont un pH-H2O < 5,5, et sont donc caractérisés par une

réaction acide. Les résultats du pH-H2O montrent que les sols de Kimwenza (pH = 4,90) et de


Mont Amba (pH = 4,4) sont fortement acides alors que celui de Balume (pH = 5,39) est

moyennement acide. En outre, les résultats montrent dans tous les cas, que le pH-H2O est

supérieur au pH-KCl, indiquant la présence des colloïdes à charge négative dans les sols étudiés.

Koy (2009) a rapporté les mêmes observations dans les sols de Mbakana (4,25), Mampu (pH

= 4,90) et Kinzono (pH = 5,27) au Plateau des Batéké dans la Province de Kinshasa. Dans les

mêmes conditions pédoclimatiques, Voundi (1998) et Dzaba (1987) ont enregistré des pH

autour de 4,5 à 5,5 des sols de la région forestière au Cameroun et des sols ferrallitiques de la

République du Congo respectivement.

Tableau 13. Caractéristiques physico-chimiques des sols des sites étudiés à l'état initial.

Sols des sites


pH-H2O 4,90 (0,04) 4,40 (0,17) 5,39 (0,20) pHKCl 4,00 (0,02) 4,39 (0,02) 4,39 (0,01) COT (%) 0,58 (0,03) 0,66 (0,02) 1,07 (0,05) Ntot (%) 0,04 (0,01) 0,05 (0,01) 0,10 (0,04) C/N 14,5 (0,41) 13,2 (1,07) 10,7 (3,92) N-NH4

+ (mg.kg-1) 1,79 (0,13) 1,56 (0,09) 2,43 (0,14) N-NO2

- (mg.kg-1) 0,11 (0,02) 0,07 (0,02) 0,11 (0,02) N-NO3

- (mg.kg-1) 10,41 (1,70) 7,03 (1,10) 10,84 (1,75) Nmin/Ntot (%) 0,31 (0,02) 0,20 (0,07) 0,14 (0,04) P ass (mg.kg-1) 6,94 (0,20) 12,75 (0,52) 15,25 (1,03) P tot (mg.kg-1) 101,90 (13,10) 144,16 (23,49) 427,99 (36,77) Ca éch (cmol(+).kg-1) 0,22 (0,01) 0,22 (0,02) 0,27 (0,02) Mg éch (cmol(+).kg-1) 0,16 (0,02) 0,15 (0,02) 0,11 (0,02) K éch (cmol(+).kg-1) 0,07 (0,01) 0,06 (0,00) 0,07 (0,01) Na éch (cmol(+).kg-1) 0,04 (0,02) 0,06 (0,01) 0,06 (0,01) CEC (cmol(+).kg-1) 2,28 (0,03) 2,54 (0,07) 4,42 (0,13) CECE (cmol(+).kg-1) 1,77 (0,07) 1,80 (0,01) 1,57 (0,04) SBE (cmol(+).kg-1) 0,49 (0,05) 0,49 (0,01) 0,51 (0,03) TS (%) 21,49 (1,92) 19,49 (011) 11,54 (0,38) TSeff (%) 27,68 (1,75) 29,70 (0,58) 32,48 (1,08) H éch (cmol(+).kg-1) 1,28 (0,12) 1,31 (0,08) 1,06 (0,05) Al éch (cmol(+).kg-1) 1,16 (0,04) 1,21 (0,05) 0,99 (0,10) Saturation Al (%) 50,88 (0,53) 47,64 (2,84) 22,40 (0,02) Saturation Al eff (%) 66 (1,00) 71,18 (2,84) 63,06 (0,12) Fe (mg.kg-1) 42,52 (4,27) 33,20 (5,76) 52,91 (10,7) Cu (mg.kg-1) 10,90 (1,10) 11,14 (0,70) 9,91 (1,30) Mn (mg.kg-1) 31,10 ((2,50) 21,20 (3,13) 40,80 (6,20) Zn (mg.kg-1) 14,24 (1,38) 16,81 (2,70) 14,85 (1,50)

Chiffre () : écart-type.

4.3.2.2 Carbone organique (COT) et azote total (Ntot)

La matière organique constitue une source principale par excellence d’éléments nutritifs (N, S,

P, etc.) dans les sols tropicaux fortement altérés à faible réserve minéralogique.


Les teneurs en carbone organique et azote total respectivement ≤ 1% et ≤ 0,1 % ont été

obtenues sur les trois sites étudiés soit 0,58 et 0,04 à Kimwenza; 0,66 et 0,05 au Mont Amba

et 1,07 et 0,1 à Balume. Confrontés aux valeurs guides proposées dans la littérature (Landon,

1991, ORSTOM in Sawadogo, 2006, etc.), les sols étudiés sont pauvres en carbone organique

et en azote total. Koy (2009) a trouvé presque des résultats semblables (entre 0,85-1,15 pour

le carbone et 0,04-0,07 pour l’azote total) au Plateau des Batéké et aussi Chaussod et al. (1992)

dans un sol tropical ferrallitique (alfisol) du Vénézuéla. Les faibles teneurs en matières

organiques doivent se répercuter négativement sur la structure des sols et générer de

nombreuses déficiences de production et de résistance aux facteurs de dégradation (Ben

Hassine et al., 2008). Cette situation peut exposer ces sols à la dégradation par l’érosion

hydrique lorsque les pentes deviennent fortes et favoriser un ruissellement efficace.

Le rapport C/N est moyen à Kimwenza et Mont Amba (13-15) et bas à Balume (10,7). Ceci

indique pour le cas des sols de Kimwenza et Mont Amba, la présence d’une matière

organique de mauvaise qualité, c’est-à-dire mal décomposable ou biodégradable. Ces rapports

sont caractéristiques des sols à faible teneur en azote, due probablement à la faible vitesse de

minéralisation de la matière organique (Boyer, 1982), combinée à une perte d’azote par le

lessivage intense et continu propre aux régions tropicales caractérisées par des températures

élevées et des fortes précipitations (Kanyankogote et al, 2005). Selon, London (1991), dans les

sols à pH < 5,5; les bactéries nitrifiantes et fixatrices d’azote sont détruites par l’acidité du sol,

et la nitrification de la matière organique est significativement limitée, conduisant ainsi la

déficience en azote. Le rapport Nmin/Ntot qui constitue un bon indicateur du taux de

minéralisation le confirme pour les sols étudiés. Pour tous les sites, les quantités des formes

minérales sont faibles, elles constituent seulement 0,1 à 0,3 % de l’azote total présent dans les

sols. Le taux de minéralisation est faible dans tous les sols étudiés selon l’ordre de Kimwenza

(0,3) > Mont Amba (0,2) > Balume (0,1) en raison du faible taux de matière organique. Et

selon, Brady et Weil (2002), c’est seulement 1,5 à 3,5 % de l’azote organique qui se minéralise

chaque année.

4.3.2.3 Phosphore

Les résultats des valeurs moyennes de phosphore assimilable et de phosphore total sont

présentés dans le tableau 13. La teneur en phosphore disponible pour le sol de Kimwenza est

de 7 mg.kg-1, un peu plus de la moitié pour les deux autres sites, Mont Amba (13 mg.kg-1) et

Balume (15 mg.kg-1). Koy (2009) a trouvé une moyenne de 15 mg.kg-1 de phosphore

disponible dans trois sites de la région du Plateau des Batéké (tableau 1, section 1.2.2). Ces

valeurs par rapport aux valeurs guides de Landon (1991) pour les sols tropicaux (> 15 ppm)

montrent que ces teneurs sont faibles pour tous les sols. Les niveaux faibles indiquent une

déficience en phosphore dans les sols.


Quant au phosphore total, les valeurs sont très déficientes à Kimwenza, faibles au Mont

Amba et moyennes à Balume (tableau 13). Il faut noter que dans bien des cas, le phosphore

total peut être en abondance dans le sol, mais des carences peuvent être observées sur les

cultures en raison des formes de regression (Mze, 2009).

Dans les sols acides tropicaux, le phosphate se combine au fer et à l’aluminium pour former

des composés très peu solubles qui sont non disponibles pour les plantes (Troeh et

Thompson, 2005; Ueküll et Mitert, 1995 in Kotchi et al., 2010; Dabin, 1963). Cette fixation

ainsi que leur degré d’insolubilité sont la cause principale des faibles teneurs en phosphore

disponible dans les sols étudiés. Ces formes peuvent être solubilisées par les micro-

organismes mais cela dépend du carbone disponible.

4.3.2.4 Capacité d’échange cationique et cations basiques

La capacité d’échange cationique (CEC) est l’aptitude d’un sol à stocker des cations

échangeables. Pour un sol donné, la CEC est déterminée par les quantités relatives des

différents colloïdes présents et par leur CEC respectives, formant un complexe

communément appelé complexe argilo-humique (Koy, 2009).

Les valeurs de la CEC obtenues sont de l’ordre de 2,5 et 4,5 cmol(+).kg-1 respectivement pour

Kimwenza, Mont Amba et Balume. Ces valeurs sont très faibles par rapport aux valeurs

guides (Landon, 1991; ORSTOM in Sawadogo, 2006). Ces sols contiennent par conséquent,

des faibles réserves d’éléments nutritifs. Koy (2009) a trouvé dans les sols des Batéké que la

CEC était compatible à leur minéralogie, dont la fraction argileuse est dominée par la kaolinite

(phyllosilicate 1 :1) avec les hydroxydes ou les oxydes résiduels d’Al et de Ti. Ainsi, la charge

nette sur le complexe adsorbant est négative et ceci est confirmé par ΔpH (KCl-H2O) pour

tous les sols étudiés. La texture essentiellement sableuse trouvée dans les sols, limite

cependant leur capacité d’échange cationique.

En considérant la capacité d’échange cationique effective (CECE), des teneurs très faibles ont

été également obtenues indiquant que ces sols ont une capacité de stockage limitée. Les sols

caractérisés par une CECE ≤ 4 cmol(+).kg-1, comme les sols étudiés (tableau 13), ont une

capacité limitée de rétention en éléments nutritifs particulièrement les cations (Sanchez et al.,

1982 in Voundi, 1998). Par conséquent, les pertes de cations par lessivage pourraient être

attendues. D’excellentes propriétés physiques observées (section 4.3.1.1), prédisposent ces

sols aux pertes d’éléments nutritifs par lessivage. Considérant des faibles taux de matière

organique obtenue dans les sols de tous les sites, sa contribution à la capacité d’échange est

faible par rapport aux minéraux argileux.

Les valeurs de Ca échangeables pour tous les sols étudiés sont inférieures à 0,35 cmol(+).kg-1.

Elles sont ainsi inférieures à 1,0 cmol(+).kg-1, valeur limite supérieure des teneurs très faibles en


Ca échangeable. La déficience en Ca s’observe dans les sols à faibles CEC et pH ≤ 5,5

(Landon, 1991).

Pour le Mg échangeable les valeurs trouvées sont également très faibles, < 0,5 cmol(+).kg-1 qui

est la teneur seuil en déficience pour les sols tropicaux (Holland et al., 1992 in Koy, 2009).

Les teneurs en K échangeables sont de l’ordre de 0,07 cmol(+).kg-1, de très loin plus petite que

la valeur 0,2 considérée comme seuil de déficience en K (Landon, 1991).

Concernant le rapport Ca/Mg, les valeurs pour tous les sols sont < 3 et, suggèrent une

inhibition possible de phosphore et une déficience en Ca (Landon, 1991). Selon Boyer (1982),

les rapports Ca/Mg sont dans la gamme de 1,5-5,0; considérée comme optimale pour la

plupart des cultures tropicales. Pour un bon équilibre entre le calcium et le magnésium, les

rapports Ca et Mg devait être au moins 1 (Broyer, 1982). Les valeurs de rapport Ca/K sont en

deçà de 6 et 12 comprises comme un bon équilibre pour ces deux cations dans les sols

tropicaux (Boyer, 1982). Concernant le rapport Mg/K, Boyer (1982) a proposé 2,0 comme

valeur limite inférieure pour les sols convenablement pourvus en Mg (> 1,0 cmol(+).kg-1 de

sol), de 3,0 pour les sols contenant 0,3 à 1 cmol(+).kg-1 de sols et une valeur de 3,5-4 pour les

sols qui en sont vraiment déficients; la limite supérieure étant de l’ordre de 20-25 cmol(+).kg-1

pour les sols déficients en Mg et K. Pour tous les sols, le rapport Mg/K ne met pas en

évidence une déficience constatée en Mg, mais indique seulement les faibles teneurs en

magnésium et en potassium.

4.3.2.5 Taux de saturation en bases

Souvent, utilisée comme indicateur du niveau de fertilité des sols, la saturation en base est la

proportion de la capacité d’échange cationique occupée par les cations basiques échangeables

(Ca, Mg, K et Na), exprimée en pourcentage.

Les résultats consignés dans le tableau 13 révèlent que les taux de saturation sont très faibles

dans tous les sols étudiés et sont respectivement de plus ou moins 12, 20, 22 % pour Balume,

Mont Amba et Kimweza. Même calculée par rapport à la capacité d’échange cationique

effective (CECE), la saturation en bases est toujours faible. Ces sols sont qualifiés

de «dystriques» ou sols moins fertiles avec un taux de saturation < 50% (WRB, 2006; Quantin,

1985). Dans le cas d’espèce (Arénoferralsols), tous les éléments nutritifs sont concentrés dans les

matières organiques du sol et ou dans la biomasse microbienne (WRB, 2006).

Le Ca, le Mg et le K sont considérés en agriculture comme les cations basiques les plus

importants. Selon Wolf (2000), les valeurs idéales de saturations en bases pour les trois

cations sont 70-85 % pour le Ca, 10-15 % pour le Mg et 4-7 % pour le K. Dans le cas de

notre étude, un déséquilibre a été observé entre ces cations à cause probablement de leurs très

faibles teneurs dans les différents sols étant donné leur degré d’altération. Selon Voundi


(1998), le déséquilibre entre le calcium et le magnésium dans les sols tropicaux est la

résultante de l’inadéquation en Ca, dû à l’excès d’Al échangeable.

4.3.2.6 Acidité d’échange, Al échangeable et saturation en Al

L’acidification entraîne la diminution de pH de sol par lessivage des cations basiques en

région tropicale humide dominée par de fortes précipitations et des températures élevées.

D’après Rowell et Wild (1985), le processus d’acidification devient plus important dans les

sols pauvres en cations basiques et des sols à textures grossières. L’acidité d’échange provient

des ions hydrogène et aluminium, soit 1,3 cmol(+).kg-1 pour les sols de Kimwenza et Mont

Amba et 1,1 cmol(+).kg-1 pour le sol de Balume (tableau 13).

Dans les sols où le pH > 5,5, l’aluminium est sous la forme Al(OH)3 et l’Al échangeable

n’existe plus; dès que le pH devient inférieur à cette valeur, la teneur en Al échangeable

augmente et devient le cation le plus abondant du complexe d’échange (Landon, 1991; Boyer,

1982; Reuss et al., 1990). Dans les sols étudiés, les teneurs en Al échangeables sont de l’ordre

de 1 à 1,2 cmol(+).kg-1 et semble être faibles. Les valeurs correspondantes de saturation par

rapport à la capacité d’échange cationique effective sont supérieures à 60 % et varie de 63 à

71 %. Selon Landon (1991), les sols saturés à plus de 60 % d’aluminium présentent une

toxicité aluminique considérable, et pose de sérieux problèmes de croissance des plantes.

Seules les cultures tolérantes (théier, caoutchouc, manioc, etc.) peuvent y croître

normalement. D’après Voundi (1998), les sols dont la saturation aluminique est comprise

entre 10 et 60 % présentent des problèmes d’acidité et l’aluminium présente des troubles de

croissance végétale. Comme l’Al disponible vient des argiles lorsque le pH baisse, cette

dégradation est toujours difficile à récupérer même si le pH remonte, l’Al précipite mais ne

retourne que peu dans les argiles.

La désaturation des complexes adsorbants des sols tropicaux suite au lessivage des cations

basiques, conduit généralement à leur enrichissement en Al et par conséquent, à l’acidification

des sols (Dabin, 1984). Ceci explique que les valeurs de saturation en Al trouvées dans les sols

étudiés seraient dues principalement au pH et à la faiblesse du statut en cations basiques suite

au lessivage accentué par les conditions climatiques de la région caractérisées par de fortes

précipitations.

4.3.2.7 Eléments nutritifs mineurs

Les microéléments du sol proviennent essentiellement de l’altération des roches et des

minéraux. Leurs déficiences ou toxicités dépendent de leurs teneurs totales dans les sols. Les

valeurs des teneurs en Fe, Mn, Zn et Cu des sols étudiés sont rapportées dans le tableau 13.

Les valeurs de Zn et Cu obtenues sont inférieures aux valeurs indicatives (seuils limites) de

toxicité dans les sols agricoles rapportées par Baize (2002) pour les législations néerlandaise

(140 et 36 mg.kg-1 de sol) et suisse (150 et 40 mg.kg-1 de sol) par exemple. Dans l’ensemble,


nos résultats se trouvent dans la gamme de celles trouvées par Biey (2001) pour le sol de

Mont Amba (Cu 11,7 mg.kg-1; Fe 12 mg.kg-1; Mn 6 mg.kg-1; Zn 6,9 mg.kg-1) et Koy (2009)

pour le sol de Balume (Cu 2,08 mg.kg-1 ; Fe 68,03 mg.kg-1; Zn 15,53 mg.kg-1; Mn 72,4 mg.kg-

1).

4.3.3 Caractéristiques microbiologiques

Les résultats moyens des caractéristiques liées à la biomasse, à l’activité microbienne et

enzymatique pour les échantillons des sols des trois sites sont présentés dans le tableau 14. Il

faut noter qu’il n’est pas toujours facile de comparer les caractéristiques microbiologiques

dans la littérature, car les données varient fortement en fonction de nombreux facteurs tels

que les conditions pédoclimatiques, les méthodes d’analyses, etc. Cependant, ces

caractéristiques nous renseignent sur la minéralisation de la matière organique, la qualité

potentielle de la MO et les changements effectués dans l’état de fertilité des sols, etc.

4.3.3.1 Azote et carbone de la biomasse microbienne

L’azote microbien et le carbone microbien, deux paramètres microbiologiques traduisant en

même temps la biomasse microbienne, indiquent des valeurs faibles (tableau 14) dans les trois

sites de l’étude. Seules les valeurs de Cmic obtenues à Balume (0,053 mg.g-1 de sol) se situent

d’après Dilly (2005) dans la marge régulièrement reconnue pour les sols de surface (0,050-5

mg.g-1 sol), les deux autres sites étant en dessous de cette gamme.

Le rapport Cmic/Nmic sert d’indicateur du taux de minéralisation du carbone et de l’azote à partir

des formes organiques de base, mais renseigne aussi sur la proportion relative de la composition

microbienne. Un faible rapport pourrait traduire estime Moore et al. (2000), la prédominance de

la communauté bactérienne et que d’après Ross et Sparling (1993), Dilly (2003), les

champignons disposent d’un rapport plus élevé que les bactéries. La valeur de Cmic/Nmic trouvée

à Balume est légèrement inférieure à celle de Kimwenza et les deux largement inférieures à celle

du Mont Amba.

Le quotient métabolique (qCO2), encore appelé respiration spécifique, sert d’indicateur de

perturbation, de développement de l’écosystème microbien (l’état physiologique des micro-

organismes) et également des conditions favorables à la disponibilité des nutriments (Wardle et

Ghani, 1995 in Dilly et al, 2005). Les valeurs élevées de qCO2 ont été observées (tableau 14) dans

tous les sites Kimwenza (2,71), Mont Amba et Balume (1,89). Ce qui explique, selon Dilly

(2005), Leclerc (2001a) et Sparling (1997), les conditions de stress du milieu qui dans le

premier cas se réfèrent aux faibles pH (ou l’activité bactérienne est réduite en milieu acide) et au

taux de carbone organique (faible disponibilité).

Enfin, aux conditions pédoclimatiques comparables la taille du compartiment « biomasse

microbienne » est directement fonction du carbone disponible pour satisfaire les besoins


énergétiques des micro-organismes (carbone du sol, plus ou moins biodégradable, et surtout

carbone des entrées par les végétaux : résidus de culture et rhizodéposition). On constate dans

le tableau 14 ci-dessous, la biomasse microbienne est beaucoup plus importante à Balume par

rapport aux autres sites.

Tableau 14. Valeurs moyennes de carbone & azote microbien, respiration basale & induite par

substrat, quotient d'activation respiratoire, quotient métabolique, carbone facilement

métabolisable, activité de la monophosphoesterase acide, activité de l'uréase tamponnée &

non tamponnée.

Sol de site


Cmic (µg C.g-1sol sec) 23,03 (2,13) 33,19 (1,57) 53,51 (6,25) Nmic (µg N.g-1sol sec) 4,00 (0,30) 3,00 (0,76) 12,00 (1,01)

RB (µg CO2.g-1.h-1sol sec) 0,23 (0,02) 0,23 (0,04) 0,37 (0,03) RIS (µg CO2.g-1.h-1 sol sec) 1,13 (0,12) 1,63 (0,09) 3,59 (0,26) Cfm (µg C.g-1.sol sec) 155,67 (7,19) 173,35 (10,34) 293,03 (25,70) AUnt (µg NH4

+.g-1.2h-1sol sec) 6,57 (0,20) 11,82 (0,73) 13,20 (0,69) AUt (µg NH4

+.g-1.2h-1sol sec) 15,42 (0,75) 17,82 (0,50) 22,93 (1,04) APA (µmol. PNP.g-1.h-1sol sec) 0,24 (0,02) 0,32 (0,05) 0,50 (0,02) qCO2 (mg C-CO2.g-1.Cmic.-1) 2,72 (0,46) 1,89 (0,20) 1,89 (0,06) QR 0,20 (0,02) 0,14 (0,01) 0,10 (0,01) Cmic/COT (%) 0,40 (0,04) 0,50 (0,01) 0,50 (0,03) Cfm/COT (%) 2,68 (0,39) 2,63 (0,06) 2,74 (0,09) Nmic/Ntot (%) 1,00 (0,15) 0,60 (0,13) 1,20 (0,40) Cmic/Nmic 5,75 (0,08) 11,60 (2,01) 4,46 (0,12)

Cmin : carbone microbien, Nmin : azote microbien, RB : respiration basale, RIS : respiration induite par substrat, QR :

quotient d’activation respiratoire, Cfm : carbone facilement métabolisable, AUnt : activité de l’uréase non tamponnée, AUt :

activité de l’uréase tamponnée, APA : activité de la monophosphoesterase acide, qCO2 : quotient métabolique, Chiffre () :

écart-type.

Les proportions de Cmic par rapport au COT sont < 1 % sur les trois sites alors que celles de

Nmic par rapport à l’Ntot représentent respectivement moins de 1 % au Mont Amba et ≥ 1 %

pour Kimwenza et Balume. Ces proportions ne sont normalement pas comprises entre 1-5 % et

1-6 % valeurs limites dans le sol respectivement pour le Cmic/COT et Nmic/Ntot sauf pour

Kimwenza et Balume (Smith et Paul, 1990; Sparling, 1997; Leclerc, 2001a).

4.3.3.2 Respiration du sol et carbone facilement métabolisable

Les résultats de la respiration basale (RB) et de la respiration induite par le substrat (RIS) sont

consignés dans le tableau 14. Il ressort de ce tableau que les valeurs de la respiration basale sont

de l’ordre de 0,23 et de 0,37 µg CO2.g-1 de sol sec respectivement pour les sols de deux sites de

Kimwenza et Mont Amba; et de Balume. Les valeurs correspondantes de la respiration induite

par le substrat sont de 1,13 pour Kimwenza; 1,63 pour Mont Amba et 3,59 µg CO2.g-1 de sol

sec pour Balume.


La respiration microbienne du sol est donc plus importante au niveau du site de Balume en

relation avec la disponibilité du matériel organique (Tejada et al., 2006a, Tejada et al., 2006b). Le

taux le plus élevé du carbone organique de ce site peut être considéré, en accord avec Tejada et

al. (2006b), Mbonigaba (2007), Mze (2008) et Ruganzu (2009), comme l’un des facteurs les plus

importants affectant l’activité microbienne du sol. D’autres facteurs tels que l’aération,

l’approvisionnement en eau dans le sol (saison sèche, saison de pluie), la température, le pH et

la fourniture de chaque nutriment, sont également importants; mais la fourniture de l’énergie est

très fréquemment le facteur limitant dans l’activité microbienne (Mamilov et Dilly, 2002).

Concernant le carbone facilement métabolisable (Cfm) qui est aussi une composante du carbone

organique total, les valeurs obtenues sont faibles (tableau 14). Le rapport Cfm/COT indique

mieux la qualité de la matière organique du sol (Flieβbach et al., 2006) et situe entre 2,6 % pour

Kimwenza, Mont Amba et 2,74 % pour Balume du carbone total. Cette fraction du carbone

présente, du point de vue chimique et microbiologique, aussi un grand intérêt que le carbone

total dans un sol bien que la mesure de ce paramètre soit le plus souvent utilisée pour les eaux

usées et les boues de stations d’épuration.

4.3.3.3 Activité enzymatique de la phosphatase et l’uréase

Les résultats des mesures des activités de la monophosphoestérase et de l’uréase (tamponnée

et non tamponnée) sont rapportés dans le tableau 14. Les valeurs obtenues montrent des

activités très faibles (Alef, 1995) et sont comprises entre 0,24 et 0,50 µmol.pNP.g-1.h-1 de sol

sec pour APA; 6,57 et 13,20 µg.N-NH4.g-1.2 h-1 de sols sec pour Unt et de 15,42 et 22,93 µg.N-

NH4.g-1.2 h-1 sol sec pour Ut. Pour tous ces paramètres la répartition sur les trois sites suit la

distribution de la matière organique des sols dans l’ordre croissant de Kimwenza < Mont

Amba < Balume. Ces observations ont été faites par plusieurs auteurs (Gracia et al., 1997;

Pascua et al., 1998; Bierderbeck et al., 2005; Tejada et Gonzalez, 2006; Mbonigaba, 2007).


Les niveaux des caractéristiques chimiques et microbiologiques étudiées permettent de

dégager les principales contraintes à la productivité des sols dans les régions déterminées.

La caractérisation physique a révélé que les sols des sites étudiés ont une texture

essentiellement sableuse (sable fin) dans l’horizon superficiel. La capacité de rétention est très

faible et est fonction de la teneur en argile. La classification des sols comme rubiques

arenoferralsols (dystriques) a confirmé davantage l’homogénéité des conditions de formation des

sols de la Province de Kinshasa. Cependant, le site de Balume présente des bonnes

caractéristiques physiques telles que la textures et capacité de rétention au champ, etc. que les

deux autres sites de Kimwenza et Mont Amba.


La caractérisation chimique des sols a montré que ces derniers présentent une réaction acide

(pH < 5,5), ont des très faibles teneurs en carbone organique total, en azote total, en

phosphore disponible, en cations basiques échangeables et des faibles valeurs de la capacité

d’échange cationique. Les sols étudiés sont généralement caractérisés par une balance

cationique déséquilibrée, particulièrement entre le calcium et le magnésium. Du point de vue

caractéristiques chimiques, le sol de Balume est plus riche en carbone organique total, azote

total, phosphore total, etc. soit plus ou moins le double de deux autres sites.

S’agissant des caractéristiques microbiologiques, les résultats montrent une faible activité

microbienne dans les sols de tous les sites; ces activités restent influencées par les taux de

matière organique. Les caractéristiques microbiologiques sont meilleures à Balume que dans

les deux autres.

La faible fertilité chimique et biologique combinée au faible potentiel de rétention d’eau

restreint considérablement la production agricole des sols de la Province de Kinshasa. Ces

sols nécessitent des techniques appropriées de gestion permettant de relever leur fertilité

chimique jusqu’au niveau optimal, et d’accroître la production agricole.

De façon générale, le sol de Balume semble avoir un niveau de fertilité plus élevé que les sols

des deux autres sites, bien que ces sols présentent les mêmes caractéristiques morphologiques.

Les solutions de rechange pour augmenter les teneurs en matières organiques de ces sols

seraient les épandages des fumiers et des déchets organiques de toutes sortes, dont les boues

des stations d’épuration. Des apports périodiques d’amendements organiques sont nécessaires

pour maintenir un niveau optimal de MO des sols cultivés qui influencent plusieurs propriétés

physiques, chimiques et biologiques des sols qui sont à la base de leur qualité globale.

Effets des composts BDM sur les propriétés physico-chimiques et chimiques des sols -73-

Chapitre 5. Effets de l’application des composts de biodéchets ménagers sur les propriétés physicochimiques et chimiques des sols

5.1 Introduction

Comme beaucoup de sols ferrallitiques (Chaussod et al., 1992), les sols de la Province de

Kinshasa sont pauvres et le rôle de la matière organique dans la « fertilité » est considérable.

La mise en culture de ses sols conduit à une chute rapide de matières organiques et un

effondrement de la fertilité tant chimique que biologique. Cela ne peut être réalisé que par

l’application des matériels susceptibles d’augmenter le pH et par conséquent, accroître un

niveau de fertilité élevé en y apportant les éléments nutritifs pour les cultures. Dans les sols

fortement altérés, le relèvement du pH à des valeurs 6 ou 7 par exemple requiert des apports

fréquents en chaux à cause de l’effet tampon faible que présentent ces sols (Kanyankogote et

al., 2005). Et la pratique de l’agroforesterie (exemple à Batéké avec Acacia auriculiformis A.

Cumm ex Benth), la jachère et la technique de culture sur brûlis ont montré leurs limites du

fait que le relèvement de la fertilité et de la maintenance des sols n’augmente qu’à long terme

d’une part et la perte en matière organique et en azote à chaque nouvelle période de culture

d’autre part (Kasongo et al., 2009). Or, les fertilisants organiques constituent une source

essentielle de matières organiques dans le sol et d’éléments nutritifs pour les plantes. La

connaissance de leurs niveaux dans les sols agricoles renseigne sur leur potentialité fertilisante

(Mze, 2008). De même, les matières organiques jouent un rôle prépondérant dans la

pédogenèse et peuvent modifier de manière drastique les propriétés physiques (résistance à

l’érosion, etc.), chimiques et biologiques du sol (Ros et al., 2006a; Jouquet et al., 2010).

L’accumulation de la matière organique dans le sol est un processus lent, beaucoup plus lent

que son déclin (Ros et al., 2006b). Cependant, l’ampleur de l’amélioration dépend de la

composition chimique des amendements organiques appliqués au sol (Tejada et al., 2009b).

Selon Mustin (1987); Epstein (1997); deux caractéristiques importantes du compost qui

influencent les modifications dans les sols sont : son contenu en substances humiques

fortement chargées qui s’intègre dans le siège des réactions d’échange cationique, ainsi que la

libération des éléments nutritifs majeurs par minéralisation. Il devient alors important de

suivre leur dynamique dans les sols agricoles généralement anthropisés ou dans les sols

marginaux mis en culture (Gobat et al., 1998; Brady et Weil, 2002).

Les bonnes pratiques agricoles impliquent de fréquentes applications d’engrais organiques à la

fois classiques, tels que les fumiers ou les résidus de plantes, ainsi que non conventionnels

tels que les différents types de compost (Weber et al., 2006). La caractérisation des composts

des biodéchets ménagers (chapitre 3) a indiqué que ces matériaux possèdent des prescriptions

requises pour améliorer la qualité des sols tropicaux pauvres et acides. Ceci constituerait une

solution alternative qui permettrait aux petits fermiers et à la population locale disposant de

faibles capitaux, d’augmenter leur production agricole grâce aux ressources locales disponibles


et bon marché par rapport aux intrants chimiques conventionnels. Ros et al. (2006a) ont

rapporté que l’utilisation de composts de déchets organiques est devenue de plus en plus

populaire à travers toute l’Europe réduisant ainsi l’usage des engrais artificiels et contribue

également à résoudre les graves problèmes environnementaux concernant l’élimination de

grandes quantités des déchets à stocker dans les décharges (Weber et al., 2006).

Bien que la littérature soit fournie en ce qui concerne les effets des déchets organiques sur les

propriétés physico-chimiques et chimiques, très peu d’informations sont disponibles dans le

cas de sols tropicaux en zones humides en particulier pour la République Démocratique du

Congo. Elle mérite encore davantage d’être enrichie concernant son impact sur la dynamique

des propriétés chimiques notamment, la réaction du sol, la matière organique, les éléments

nutritifs, la capacité d’échange cationique, l’acidité d’échange; en plein champ dans un

écosystème sablonneux de sols acides de la Province de Kinshasa et en quatre essais d’apports

consécutifs aux différentes doses. La plupart des études réalisées sur la valorisation de ces

produits ont été en milieux contrôlés et à très petite échelle par transfert de biomasse et/ou

l’utilisation des composts spécifiques (Mbonigaba, 2007). D’autres n’ont été conduites que sur

des périodes trop courtes, en une saison culturale pour pouvoir observer véritablement les

changements dans les caractéristiques des sols.


Les méthodes d’analyses chimiques sur les échantillons des sols prélevés (0 – 30 cm de

profondeur) chaque saison culturale durant les essais de fertilisation sont décrites dans la

section 3 du document ainsi que la conduite des essais de fertilisation.

5.3 Présentation des résultats et discussion

Les résultats de l’évolution des différents paramètres physico-chimiques étudiés sont

présentés dans les figures 15 à 21 pour les trois sites et les tableaux 15 à 21 qui concernent la

4ème saison culturale. L’examen de ces résultats permet de constater que les apports en

matières organiques ont induit l’augmentation du taux de carbone organique total, de l’azote,

du phosphore, des complexes adsorbants et une diminution sensible de l’Al échangeable.

5.3.1 pH

Il apparaît que les apports en matières organiques (composts BDM) augmentent le pH-H2O au

cours des différentes saisons culturales (figure 15). Cette augmentation est fonction des doses

apportées.

A l’état initial, les sols de Kimwenza et de Mont Amba étaient qualifiés des sols acides et celui

de Balume de moyennement acide (voir section 4.3.2). Après quatre saisons culturales

d’apports organiques répétés, les sols amendés varient des sols acides (pH < 5,5) aux sols

faiblement ou moyennement acides (5,5 ≤ pH≤ 6,2) selon les normes d’interprétation de


F=11,82; P<0,001

F=65,88; P<0,001

F=160,72; P <0,001

T0 : témoin; T1 : 20 t/ha; T2 : 40 t/ha; T3 : 60 t/ha de compost; et T4 : 100 kg/ha; T5 : 200

kg/ha de NPK; & 1= état initial; 2, 3, 4, 5 = saison culturale.

Figure 15. Evolution du pH dans le sol en fonction des traitements sur les trois sites au cours

des quatre saisons culturales.

b

ab a

cd c c

4,1

4,4

4,7

5

5,3

5,6

5,9

6,2

1 2 3 4 5

pH

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

b

a a

c c d 4,1

4,4

4,7

5

5,3

5,6

5,9

6,2

1 2 3 4 5

pH

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b

a

a

c c

4,1

4,4

4,7

5

5,3

5,6

5,9

6,2

1 2 3 4 5

pH

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


Landon (1991) surtout pour les sites de Kimwenza et Balume. Cependant, les sols non

amendés (T0) et/ou amendés aux engrais minéraux deviennent fortement acides (pH < 4,95).

Les résultats de l’ANOVA des données à la fin de l’expérimentation pour les trois sites sont

résumés en annexe (annexe 4). Ils montrent qu’il existe des différences significatives (p <

0,05), voire très significatives (p < 0,001) entre traitements appliqués dans les différents sites à

la même période expérimentale (annexes 4.1- 4.3). La comparaison des moyennes du pH-H2O

(p < 0,05) pour les différents traitements, sur différents sites et à la même période est signalée

à la figure 15 et dans le tableau 20.

Il en résulte que le traitement témoin comme les traitements aux engrais minéraux NKP

présentent un groupe à deux classes (cd, d) à Kimwenza et un autre groupe (c, d) au Mont

Amba et à Balume, et les différences observées entre les valeurs de pH de ces traitements ne

sont pas significatives. Au regard des comparaisons établies, les différences entre les valeurs

du pH-H2O pour tous les traitements à base des composts et ceux d’engrais minéraux NPK

sont très hautement significatives (p < 0,001). Ceci confirme l’effet positif (bénéfique) des

apports en matières organiques lié à toutes les doses appliquées, sur le pH-H2O des sols de

Kimwenza, Mont Amba et Balume. Les traitements aux composts présentent un groupe à

trois classes représentées par les lettres a, ab, b à Kimwenza, et un groupe à deux classes a, b

au Mont Amba et Balume d’après le test de Tukey (α = 0,05) (figure 15, tableau 20).

L’apport des matières organiques par leurs contenus en bioéléments minéraux (Ca et Mg),

leur grande capacité d’échange cationique et de leur effet tampon rehausse le pH du sol

(Leclerc, 2001a; Gobat et al., 2003; Schvartz et al., 2005). Cette augmentation serait due non

seulement à l’effet tampon de la MO, à la teneur en cations basiques essentiellement le Ca et

Mg mais aussi à des micro-organismes filamenteux qui prennent naissance dans les apports

organiques et qui vont chercher en profondeur d’autres éléments et les répartissent dans toute

la colonne de sol colonisée (Mze, 2008). Les composts des biodéchets appliqués contiennent

en moyenne 3,59 % de CaO et 0,84 % MgO. Et d’autre part, l’augmentation du pH

s’expliquerait également par la complexation de l’aluminium par la matière organique avec

comme conséquence la baisse de l’acidité. Ainsi, l’augmentation des protons (H+), la perte en

cations basiques suivie d’une baisse de la CEC, expliquerait partiellement l’acidification des

sols non amendés et ou des sols amendés aux engrais minéraux. Celle-ci est sous l’influence

de plusieurs facteurs d’ordre biologique tel que l’immobilisation des bases échangeables par

les micro-organismes du sol et d’autres comme les exportations répétées par la culture non

accompagnées de restitutions, et des conditions pédoclimatiques comme la forte

précipitation, l’érosion ou l’altération des sols et le lessivage (Van Wambeke, 1995).

La fumure organique influe également positivement sur le pH par : - la fourniture de carbone

organique aux micro-organismes qui consomment les protons comme source d’énergie; - le

phénomène d’adsorption des anions organiques sur les surfaces des hydroxydes de Fe et Al,


et libération des ions OH-; - la libération du Ca par décomposition ou soit la consommation

des protons par ammonification suite à une activité microbienne intense qui résulte de la

réduction des cations métalliques (Wong et Swift, 2003); - l’abaissement considérable de la

toxicité aluminique par complexation (Duchaufour, 2001); - et l’augmentation de pH-H2O par

sulfato-réduction par accumulation des carbonates ou bicarbonates (CaCO3 ou CaH[(CO)3]2

suite au CO2 provenant de l’activité microbienne ou de la respiration végétale issue des

sulfures hydrolysables (Na et Ca) en milieu aqueux (H2O) par réduction des sulfates contenus

dans la matière organique (Dommergues et Mangenot, 1970). La figure a (annexe 5) présente

la relation dose de CBM et le pH-H2O à la fin de l’expérimentation qui montre une relation

significative au seuil de 5 % selon le test de corrélation de Pearson.

L’étude montre une augmentation du pH-H2O d’environ 0,8 – 1,2 unité dans l’ensemble après

quatre campagnes d’application répétée de 60 t.ha-1 (MB) en matière brute des composts de

biodéchets. Cette augmentation corrobore les résultats des études antérieures dans la région

de Grands Lacs d’Afrique. Mze (2008) et Mbonigaba (2007) ont obtenu également une

augmentation de pH de 0,5 à 1 unité après application répétée sur quatre saisons culturales

des composts de déchets ménagers et végétaux. Cependant, on constate que cette

augmentation est variable selon le degré d’acidité de départ dans les trois sites; et les sols

fortement acides ou moins acides ont tendance à s’opposer aux modifications du pH. C’est

l’effet tampon qui permet de stabiliser le pH et s’opposer ainsi aux fortes augmentations

malgré des apports répétés (Schvartz et al., 2005).

Les pH des témoins et des traitements à l’engrais NPK ont baissé légèrement dans tous les

sites respectivement de 0,2 à 0,5 unité pour les témoins et de 0,1 à 0,4 unité pour le NPK et

présage une acidification des sols. Selon, Monkiedje et al., (2006), les amendements chimiques

augmentent graduellement l’acidité de sol. L’acidité a un impact négatif sur le développement

des micro-organismes du sol (Leclerc, 2001a).

5.3.2 COT & Ntot

La matière organique du sol joue un rôle important dans le développement et le

fonctionnement des écosystèmes terrestres. Elle est source d’éléments nutritifs pour les

plantes et les micro-organismes du sol, et peut modifier de manière drastique les propriétés

physiques du sol. Les résultats de l’évolution du carbone organique total et de l’azote total

sont respectivement présentés par les graphiques des figures 16 – 17 et le tableau 20. Les

résultats montrent que les apports répétés en matières organiques ont augmenté le taux de

carbone organique et de l’azote total dans les trois sites. Les augmentations sont fonction de

doses des composts appliquées. Concernant le COT, le taux a été presque multiplié par 2,5 à

3 respectivement à Balume et Kimwenza, et au Mont Amba, passant de 1,07 à 2,97 % et de

0,66 à 1,71; de 0,58 à 1,50 % sous le traitement T3 (60 t.ha-1 MB).




Figure 16. Evolution du carbone organique total (COT) dans le sol en fonction des

traitements sur les trois sites au cours des quatre saisons culturales.

F= 143,94; P<0,001

F=110,63; P<0,001

F= 52,91; P <0,001

c

b

a

e d d

0,30 0,60 0,90 1,20 1,50 1,80 2,10 2,40 2,70 3,00

1 2 3 4 5

CO

T (%

)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

c b

a

de e

d

0,30 0,60 0,90 1,20 1,50 1,80 2,10 2,40 2,70 3,00

1 2 3 4 5

CO

T (%

)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

c

b

a

e de d

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,80

2,10

2,40

2,70

3,00

1 2 3 4 5

CO

T (%

)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


F=10,12; P<0,01

F=12,80; P<0,001

F=9,79; P <0,01



Figure 17. Evolution de l'azote total (Ntot) dans le sol en fonction des traitements sur les trois

sites au cours des quatre saisons culturales.

d

ac

ab a

cd cd

0,02

0,07

0,12

0,17

0,22

1 2 3 4 5

Nto

t (%

)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

cb

ab a

cd cd

0,02

0,07

0,12

0,17

0,22

1 2 3 4 5

Nto

t (%

)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

bc ab

a

cd cd

0,02

0,07

0,12

0,17

0,22

1 2 3 4 5

Nto

t (%

)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


Le compost, par son contenu en matière organique (tableau 10), est un amendement capable

de rehausser considérablement le taux de carbone organique dans le sol en fonction de la

dose apportée. Une tendance à la réduction de la teneur en COT a été généralement observée

dans les parcelles témoins (T0) et amendées aux engrais minéraux NPK (T4, T5) pour toutes

les unités expérimentales. La diminution observée de la teneur en COT des témoins à la fin de

l’expérimentation est d’environ 0,19; 0,20 et 0,31 unité respectivement au Mont Amba,

Kimwenza et Balume. On note un enrichissement en matières organiques des sols en relation

avec les apports comme le montre la figure a (annexe 5) ou la corrélation de Pearson est

hautement significative au seuil de 1 %, excepté dans les parcelles témoins et amendées aux

engrais minéraux NPK ou le sol s’est appauvri suite aux exportations des récoltes. Les taux de

réduction du carbone organique dans les parcelles au NPK seraient dus à la stimulation de

l’activité métabolique suite à l’apport des éléments N, P, K des engrais. Or dans les champs

amendés aux engrais minéraux NPK et les témoins, les micro-organismes sont sous stress

écologique (pH défavorable, CRC insuffisante, etc.) et leur maintien requiert suffisamment

d’énergie qu’ils puisent dans le stock du carbone existant.

Dans ces conditions, on observe une diminution du carbone organique dans le sol, un

accroissement de l’activité respiratoire et du quotient métabolique (qCO2) en tant

qu’indicateur indirect (Dilly, 2005). Ce phénomène pourrait s’avérer néfaste pour l’état

nutritionnel (Mbonigaba, 2007) et rendrait difficile la gestion durable des sols. Meng et al.

(2005), ont observé une diminution significative du carbone organique total dans les

exploitations sous fertilisation minérale seule.

L’ANOVA à un facteur contrôlé des résultats à la dernière saison (annexes 4.4-4.6) montre

qu’il existe des différences significatives (p<0,001) entre les traitements en ce qui concerne

leurs effets sur la teneur en carbone organique total, et ce pour les trois sites. La séparation

des moyennes des données à la fin de l’expérimentation met en évidence cinq groupes

représentés par les lettres a, b, c, d, e à Kimwenza; six groupes a, b, c, d, de, e au Mont Amba; et

à Balume. Les comparaisons des moyennes (figure 12, tableau 20) montrent une

augmentation plus importante pour les traitements à base des composts des biodéchets que

pour les traitements aux engrais NPK (100 à 200 kg.ha-1). Le traitement T3 (60 t.ha-1 MB) fait

une différence (très hautement significative, p < 0,001) sur chacun des sites (groupe a) par

rapport aux moyennes de tous les autres traitements considérés.

Quant à l’azote total, il est la somme des différentes formes d’azote dans le sol. Il se trouve

dans la solution du sol sous forme inorganique (anions nitrate et nitrite, le cation ammonium)

et sous forme organique (acides aminés, non aminés et diverses autres espèces chimiques).

C’est la forme organique qui prédomine mais cette forme n’est pas assimilable par les plantes

et doit de ce fait être converti par minéralisation en formes inorganiques solubles (Calvet,

2003; Troeh et Thompson, 2005; Brady et Weil, 2002; Mbonigaba, 2007).


Les résultats de Ntot montrent la même tendance que le COT dans les différents sites (figure

17). Le taux de Ntot a été multiplié par 2; 2,5; 3 sous traitement T1 (20 t.ha-1 MB), T2 (40 t.ha-1

MB) et (60 t.ha-1 en MB) à Kimwenza ; et 1,6; 2,4; 2,6 au Mont Amba sous les mêmes

traitements; et 1,3; 1,6; 1,9 sous les mêmes traitements à Balume. La relation dose des CBM et

l’azote total est très hautement significative au seuil de 1 %, selon le test de corrélation de

Pearson à la fin de l’expérimentation pour tous les sites (annexe 5, figure a). Par contre, le

témoin T0 a perdu 0,01; 0,02 et 0,02 unité respectivement à Kimwenza, Mont Amba et

Balume. En ce qui concerne les traitements aux NPK, on note une augmentation légère de

0,01 à 0,02 unité. Les quantités trouvées pour le témoin et pour les parcelles aux NPK

indiquent sans aucun doute que l’azote sous forme minérale étant soit absorbé par les plantes

en période de croissance soit lessivé vu les fortes précipitations observées dans la région et en

plus l’engrais minérale est peu retenu par le sol pauvre en CEC et en MO. La diminution

observée dans le témoin résulte de l’épuisement par l’exportation des cultures de l’azote

potentiellement disponible au cours des essais (Weber et al., 2006).

D’après les résultats de l’ANOVA, la séparation des moyennes des résultats de la dernière

saison pour le site de Kimwenza identifie cinq groupes a, ab, ac, cd, d; et cinq autres groupes

identiques a, ab, bc, cd, d pour Mont Amba et Balume (figure 17, tableau 20). L’augmentation

de la quantité de l’azote total dans les sols est étroitement liée à l’accumulation de la matière

organique dans les sols et peut être attribuée aux mêmes effets que l’augmentation du

carbone organique. Cela peut concerner également un effet direct de l’azote provenant des

composts qui sont lentement minéralisés dans les sols (Ros et al., 2006b; Charland et al., 2001;

Weber et al., 2006, Jouquet et al., 2010). L’augmentation significative des taux de carbone

organique total et de l’azote total constatée à court ou long terme suite aux apports répétés

des composts dans les différents sites étudiés confirme les travaux de la littérature (Pérez-de-

Mora et al., 2006; Mbonigaba, 2007; Mze, 2008; Movahedi Naeini et Cook, 2000; Ros et al.,

2003; Ros et al., 2006a; Ros et al., 2006b; etc.). Même le statut de jachère apporte plus de

matières organiques que la mise en culture dans les champs témoins non amendés (Mze,

2008).

Les composts utilisés sont des amendements contenant plus ou moins 30 % de matière

organique (tableau 10), ce qui fait qu’ils sont susceptibles de relever considérablement le taux

du carbone organique et de l’azote total dans le sol. On rapelle également que l’augmentation

de l’azote peut se faire par fixation microbienne suite à leur croissance en présence du

carbone.

Bilan analytique de COT et Ntot

Le bilan analytique de l’évolution de la matière organique en stock de carbone organique total

présenté dans le tableau 15 montre que les quantités de carbone trouvées sont beaucoup plus

importantes que les quantités de carbone organique apportées par les matières organiques.


Ceci peut être le résultat d’un développement d’une flore microbienne et du système racinaire

influencés par les apports des matières organiques (Mze, 2008), sans oublier les aspects

méthodologiques et d’échantillonnage. Les racines contribuent de façon importante à la

matière organique du sol (CE, 2009; Chantigny et Angers, 2005). C’est l’effet turnover de la

matière organique qui régule les processus des gains et des pertes (Duchaufour, 2001). Dans

un processus de turnover de la MO, la biomasse microbienne est considérée comme un

réservoir labile de nutriments.

Par contre avec les témoins et les amendements aux NPK, on enregistre des pertes beaucoup

importantes. Ceci s’expliquerait du fait que ces traitements n’ont pas reçu d’apports en

matière organique et en plus ces pertes peuvent être amplifiées par une minéralisation intense

compte tenue des conditions hydriques et thermiques favorables. Et aussi, l’emploi d’engrais

minéraux accélère la décomposition de la matière organique dans le sol (Gros, 1979; Meng et

al., 2005) et à cours terme dans les conditions expérimentales, les cultures mises en place ne

permettaient pas encore à un retour plus élevé en matière organique récoltée. A long terme en

l’absence de tout apport, une perte significative des stocks organiques des sols accentuera le

processus de détérioration de la qualité de sol car la matière organique est considérée comme

un composant vital d’un sol sain (Naman et al., 2001).

Tableau 15. Bilan analytique des apports en carbone organique total par les matières

organiques des composts de biodéchets ménagers et évolution des stocks dans le sol sur

quatre saisons culturales dans les différents sites.

Apport COT (kg.C.ha-1) cumulé de 4 saisons

Variation de COT (kg.C.ha-1) sur base des teneurs analytiques du sol

Traitements Site-1 Kimwenza Mont Amba Balume

T0 0 -7200 -6840 -11160 T1 12133 9000 20520 33840 T2 24266 27720 30600 60480

T3 36399 35280 40320 68400 T4 0 -5760 -5040 -9000 T5 0 -3960 -4320 -10080

Par conséquent, dans une certaine mesure, l’abondance de MO régira la biodisponibilité des

nutriments. Ces résultats confirment l’étude de Mze (2008) qui corrobore les résultats

antérieurement obtenus par Mbonigaba (2007) en milieu tropical sur la variation des teneurs

en carbone dans les sols au Rwanda et en RDC (Bukavu). De même, l’étude de Quenum et

al.(2004) a mis en évidence un bilan de MO (humique) positif de l’évolution de la matière

organique du sol dans les systèmes sous cultures commerciales et prairies sous la fertilisation

par les fumiers de bovins et de poulets.

Les apports de composts peuvent également améliorer la structure des sols. L’étude de Watt

(2001 in N’Dayegamiye et al., 2005) qui comparait les effets d’un apport des boues (mixtes de


papetière, de station d’épuration) et des composts d’ordures ménagères sur certaines

propriétés du sol, a montré que les composts d’ordures ménagères se sont montrés supérieurs

aux autres. Les effets positifs seraient attribuables à l’action des substances humiques

(matières organiques) du compost sur l’agrégation et la stabilité des agrégats.

Concernant le stock de l’azote total, le bilan est positif dans les parcelles amendées aux

composts et aux engrais minéraux (tableau 16). La présence des cultures légumineuses

capables de fixer l’azote par fixation symbiotique pourraient influencer positivement ce bilan.

Pour les composts, le taux de minéralisation est en principe faible pour favoriser les

exportations importantes par les cultures ou un lessivage important. Les gains les plus

importantes ont été enregistrés avec les amendements minéraux (T4 & T5) par rapport aux

apports pendant que les pertes ont été observées dans les parcelles des témoins. Il apparait

que l’engrais NPK utilisé puisse influencer positivement l’azote total. Mais les gains restent de

loin meilleurs bien que les doses apportées étant faibles en azote comparés avec les

amendements des composts BDM pour tous les traitements.

Tableau 16. Bilan analytique des apports en azote total par les amendements organiques des

composts BDM et évolution des stocks dans le sol sur quatre saisons culturales dans les

différents sites.

Apport Ntot (kg.ha-1) cumulé de 4 saisons

Variation du Ntot (kg.ha-1) sur base des teneurs analytiques du sol

Traitements Site-1 Kimwenza Mont Amba Balume

T0 0 -360 -360 -720 T1 1089 1440 1080 1080

T2 2179 2160 2520 2160 T3 3268 2880 2880 3240 T4 48 360 720 144

T5 96 360 720 360

5.3.4 Azote organique (Norg) et minéral (Nmin)

L’allure de courbes de l’évolution du taux de l’azote organique (figure 18 ci-dessous) est

similaire à celle des courbes de l’azote total du fait que l’azote total des sols est constitué à

plus de 90 % d’azote organique.

L’ANOVA à un facteur contrôlé des résultats à la fin de l’expérimentation (annexe 4.10-4.12)

montre qu’il existe des différences très hautement significative (p < 0,001) entre traitements,

sur les trois sites. La séparation des moyennes des résultats à la quatrième saison fait ressortir

pour tous les sites cinq groupes représentés par les lettres a, b, c, d, e (figure 18, tableau 20).

Les valeurs extrêmes sont symbolisées par les lettres a et e respectivement pour T3 et T0.

L’augmentation de la teneur en azote organique reste faible pour les traitements à base de

NPK soit +25 % pour la dose de 200 kg.ha-1 à Kimwenza, + 40 % au Mont Amba et 10 % à

Balume alors que les témoins perdent de 25, 20 et 22 % de leur teneur en azote organique


F=328,80; P<0,001

F=244,84; P<0,001

F=118,47; P <0,001



Figure 18. Evolution de l'azote organique (Norg) dans le sol en fonction des traitements sur les

trois sites au cours des quatre saisons culturales.

e

c b a

d d

200

500

800

1100

1400

1700

2000

1 2 3 4 5

Nor

g (m

g.k

g-1 s

ol s

ec)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

e

c

b a

d d

200

500

800

1100

1400

1700

2000

1 2 3 4 5

Nor

g (m

g.k

g-1 s

ol s

ec)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

e

c b

a

d d

200

500

800

1100

1400

1700

2000

1 2 3 4 5

Nor

g (m

g.k

g-1 s

ol s

ec)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


respectivement. La faible augmentation de la teneur en azote organique avec les traitements

aux engrais NPK observée dans certains sites serait attribuée au phénomène de turnover de la

biomasse microbienne.

Concernant l’azote minéral, la figure 19 ci-dessous présente les graphiques de l’azote minéral

(Nmin) dans les trois sites de l’étude et le tableau 20, les résultats à la fin de l’expérimentation.

Les teneurs de l’azote minéral résultent de la somme en ses deux composantes principales,

l’azote nitrique (NO3-) et l’azote ammoniacal (NH4

+). Les niveaux de l’azote minéral des

traitements à base des composts et le témoin se distinguent les uns des autres par rapport aux

traitements aux engrais NPK. Cependant, on observe une augmentation de l’azote minéral au

cours des saiaons pour les traitements aux composts. Ceci peut s’expliquer soit par un artefact

dû au séchage des échantillons qui prend en compte l’azote ammoniacal et nitrique extrait de

la matière organique stockée dans le sol dans la mesure de l’azote minéral, ou soit par les

faibles exportations par les cultures et par conséquent occasionne l’accroissement du stock de

l’azote minéral dans le sol.

Les résultats de l’ANOVA à un facteur contrôlé de la dernière saison (annexes 4.13-4.15)

indiquent, pour les différents sites, qu’il existe des différences très hautement significatives (p

< 0,001) entre traitements. Sous le traitement T3 (60 t.ha-1 MB), la teneur en Nmin a été

multipliée par des facteurs 4,93; 3,57 et 4,36; respectivement à Kimwenza, Mont Amba et

Balume, pendant que dans les parcelles témoins le taux de Nmin a baissé de -34,72; -24,19 et -

28,15 %. Les traitements au NPK induisent une augmentation du taux de Nmin de ± 3,12

unités à Kimwenza; ± 2,53 unités au Mont Amba et ± 5,25 unités à Balume qui restent faible

par rapport aux traitements à base de composts.

De plus, on constate à partir du tableau 20 (figure 19) que, les moyennes des teneurs en azote

minéral sont classifiées en cinq groupes distincts (a, b, c, d, e) à Kimwenza et (a, ab, b, c, d) au

Mont Amba et de quatre groupes (a, b, c, d) à Balume. Les groupes extrêmes symbolisés par

les lettres a et e ou d ou de sont constitués de T3 (60 t.ha-1 MB) et de T0 (témoin).

L’augmentation des teneurs en azote organique et minéral dans les sols amendés par des

composts a été démontrée par plusieurs auteurs qui confirment aussi nos observations

(Rodriguez et al., 1996; Cuevas et al., 2000; Hartl et al., 2003; Mbonigaba, 2007; Mze, 2008;

etc.). Rodrigues et al. (1996) a constaté des amplitudes d’augmentation des teneurs en azote

minéral dans le même ordre de grandeur en utilisant 50 et 100 t.ha-1 des composts de déchets

urbains. La contribution de la partie organique est toujours beaucoup plus importante que la

partie minérale.

Les proportions de l’azote minéral (tableau 17) comme composante de l’azote total

(Nmin/Ntot) du sol restent faibles pour tous les traitements et assurent une bonne réserve en

azote. Les niveaux de l’azote sont satisfaisants avec les apports en matières organiques des


F=74,63; P<0,001

F= 28,51; P<0,001

F=187,94; P <0,001



Figure 19. Evolution de l'azote minéral (Nmin) dans le sol en fonction des traitements sur les


e

c

b

a

d d

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 2 3 4 5

Nm

in (

mg.

kg-

1 s

ol s

ec)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b

ab

a

c c

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 2 3 4 5

Nm

in (

mg.

kg-1

sol

sec

)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b

a a

c c

5 10 15 20 25 30 35 40 45

1 2 3 4 5

N m

in (

mg.

kg-1

sol

sec

)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


différents traitements à Balume, et pour les traitements T2 et T3 à Kimwenza et au Mont

Amba.

Les rapports Nmin/Ntot et Norg/Ntot pour la dernière saison et pour les trois sites sont contenus

dans le tableau 17. Les proportions de l’azote minéral comme composante de l’azote total

varient de 2,47 à 3,70 % à Kimwenza, de 1,61 à 2,06 au Mont Amba et de 1,26 à 2,61 à

Balume. Par contre, le taux de l’azote organique dans tous les cas varie par rapport à l’azote

total de 96,38 - 97,53; de 97,94 - 98,39 et de 97,39 - 98,74 %, respectivement à Kimwenza, au

Mont Amba et à Balume.

Tableau 17. Proportion en % entre les formes azotées pour les résultats moyens de la dernière

saison culturale pour les trois sites.


Nmin/Ntot Norg/Ntot Nmin/Ntot Norg/Ntot Nmin/Ntot Norg/Ntot

Traitements ………….%............... …………%................. ………….%..................

T0 2,68 (0,18) 97,32 (0,18) 1,83 (0,09) 98,18 (0,06) 1,26 (0,08) 98,74 (0,08) T1 2,47 (0,72) 97,53 (0,72) 2,00 (0,20) 98,00 (0,20) 2,35 (0,48) 97,65 (0,48) T2 3,26 (0,73) 96,89 (0,73) 1,96 (0,02) 98,04 (0,02) 2,61 (0,24) 97,39 (0,24)

T3 3,70 (0,64) 96,74 (0,64) 2,06 (0,04) 97,94 (0,04) 2,30 (0,12) 97,70 (0,12) T4 2,84 (0,14) 97,16 (0,14) 1,61 (0,33) 98,39 (0,33) 1,69 (0,14) 98,31 (0,14) T5 3,11 (0,59) 97,16 (0,59) 2,03 (0,09) 97,97 (0,09) 1,82 (0,39) 98,18 (0,39)

CV (%) 13,67 0,42 8,00 0,16 22,89 0,47

Tenant compte du contenu de l’azote apporté par les composts (T3, tableau 16) à la fin des

essais, les quantités de Nmin sont de l’ordre de 104,72 kg.ha-1 au Mont Amba, 141,05 kg.ha-1 au

à Kimwenza et de 156,74 kg.ha-1 à Balume qui représentent respectivement 3,16; 4,26 et 4,73

% de l’azote organique total apporté par les composts. Dans l’ensemble le taux de

minéralisation du traitement T1 (20 t.ha-1 MB) varie de 5,73 à 9,96 et de 3,78 à 5,13 % pour le

traitement T2 (40 t.ha-1 MB). Ces taux sont des estimations qui ne tiennent pas compte de la

quantité assimilée et/ou exportée par les plantes, lessivée ainsi que celle partiellement

immobilisée par les micro-organismes du sol. Pour Gabrielle et al. (2005), seules les quantités

comprises entre 3 et 8 % de l’azote apporté étaient minéralisées après quatre ans d’application

des composts et Mbonigaba (2007), 6 % au terme de deux ans pour un traitement de 60 t.ha-1.

Selon Troeh et Thompson (2005), le taux de minéralisation annuel de l’azote varie de 1 à 5 %

et 110 kg.ha-1 d’azote minéral est nécessaire pour une bonne croissance des plantes dans le

sol. Cette condition est obtenue avec déjà le traitement T1 à Balume (109,94 kg.ha-1) et T2

pour presque tous les sites en deux ans d’essais.

5.3.5 Phosphore total, phosphore organique et phosphore disponible

Les résultats de l’évolution des différents types de phosphore pour les trois sites de l’étude

sont présentés par les graphiques des figures 20, 21, 22 et le tableau 20 à la fin des essais.

Globalement, il en découle que le Ptot, Porg et le P disponible ont considérablement augmenté


F=226,13; P<0,001

F=157,36; P<0,001

F=81,37; P <0,001

0 : témoin; T1 : 20 t/ha; T2 : 40 t/ha; T3 : 60 t/ha de compost; et T4 : 100 kg/ha; T5 : 200 kg/ha de

NPK; & 1= état initial; 2, 3, 4, 5 = saison culturale.

Figure 20. Evolution du phosphore total (Ptot) dans le sol en fonction des traitements sur les


d

b

a a

c c

20

120

220

320

420

520

620

1 2 3 4 5

Pto

t (m

g.k

g-1 s

ol s

ec)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b a

a

c c

20

120

220

320

420

520

620

1 2 3 4 5

P to

t (m

g.k

g-1 s

ol s

ec)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b

a a

c c

20

120

220

320

420

520

620

1 2 3 4 5

Pto

t (m

g.k

g-1 s

ol s

ec)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


F=73,11; P<0,001

F=59,59; P<0,001

F=164,97; P <0,001



Figure 21. Evolution du phosphore organique (Porg) dans le sol en fonction des traitements

sur les trois sites au cours des quatre saisons culturales.

d

b a a

cd c

20

90

160

230

300

370

440

1 2 3 4 5

Por

g (m

g.k

g-1 s

ol s

ec)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b a

a

c c

20

90

160

230

300

370

440

1 2 3 4 5

Por

g (m

g.k

g-1 s

ol s

ec)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

e

c

b a

d d

20

90

160

230

300

370

440

1 2 3 4 5

Por

g (m

g.k

g-1 s

ol s

ec)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


F=20,07; P<0,001

F=172,42; P<0,001

F=117,18; P <0,001



Figure 22. Evolution du phosphore assimilable (Pass) dans le sol en fonction des traitements

sur les trois sites au cours des quatre saisons culturales.

d

bc

a ab

c c

1

11

21

31

41

51

1 2 3 4 5

Pas

s (m

g.k

g-1 s

ol s

ec)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

e

c

b

a

d d

1

11

21

31

41

51

1 2 3 4 5

Pas

s (m

g.k

g-1 s

ol s

ec)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b

a a

c c

1

11

21

31

41

51

1 2 3 4 5

Pas

s (m

g.k

g-1 s

ol s

ec)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


dans les parcelles amendées en fumures organiques. Ces augmentations sont fonction des

doses appliquées.

Concernant le Ptot, au terme de quatre saisons culturales, il est multiplié par les facteurs de 4,5

à Kimwenza; 2,8 au Mont Amba et 1,6 à Balume en apportant des composts de biodéchets à

la dose supérieure (T3). Les parcelles non amendées ont occasionné une perte de 17 (6,15 mg

P.kg-1), 23 (39,29 mg P.kg-1) et 5 % (20,49 mg P.kg-1) respectivement à Kimwenza, Mont

Amba et Balume dont la plus importante est à Kimwenza.

Les observations similaires sont faites pour le phosphore organique repris par les graphiques

de la figure 21 et le tableau 20. Le phosphore organique suit la même tendance que le Ptot,

selon Essington (2004), le Porg constitue entre 19 et 70 % du phosphore total; et pour

Richardson et al. (2005), le Porg peut aller au-delà de 80 %. Les proportions du Porg comme

composante majeure du phosphore total varient de 72,67 à 86,23 % à Kimwenza, 72,80 à

80,68 % au Mont Amba et 47,67 à 70,03 % à Balume (tableau 18).

Le tableau 18 ci-dessous mentionne les données des rapports Pass/Ptot et Porg/Ptot à la fin des

essais et pour les trois sites. Ce tableau montre que les proportions du phosphore extractible

par rapport à la teneur totale en phosphore restent faibles pour tous les apports (compost et

NPK). Mais on constate que les proportions de phosphore assimilables sont plus importantes

à Kimwenza et au Mont Amba qu’à Balume. Ce tableau montre que dans les sols pauvres

(Kimwenza & Mont Amba), l’apport de NPK favorise plus la dynamique de fournir du

phosphore disponible que dans un milieu relativement riche au départ par rapport aux deux

sites. Par contre, les rapports du phosphore organique sur le phosphore total sont élevés (>

50 %) sauf, pour le témoin (T0) à Balume. Le taux de minéralisation du phosphore pour un

même traitement augmente globalement de Kimwenza à Balume.

Tableau 18. Proportions entre les formes du phosphore pour les résultats moyens de la

dernière saison sur les trois sites de l'étude.


Pass/Ptot Porg/Ptot Pass/Ptot Porg/Ptot Pass/Ptot Porg/Ptot

Traitements ………….%................... …………%.................. ………….%...................

T0 4,64 (0,55) 86,23 (15,15) 7,50 (0,90) 80,68 (11,70) 2,84 (0,20) 47,67 (1,56) T1 8,17 (2,64) 84,15 (15,56) 9,35 (0,68) 78,37 (7,81) 5,38 (0,44) 70,03 (1,48) T2 6,50 (0,34) 75,51 (4,72) 9,19 (0,86) 72,80 (8,75) 5,69 (0,10) 66,66 (1,36) T3 6,76 (1,07) 72,67 (2,95) 11,19 (0,97) 78,98 (9,94) 5,82 (0,09) 67,99 (0,39) T4 9,13 (0,12) 82,91 (10,70) 11,13 (0,61) 72,94 (7,05) 4,37 (0,36) 49,92 (3,78) T5 9,79 (1,64) 79,52 (14,52) 12,02 (0,74) 77,04 (10,04) 4,65 (0,02) 50,77 (0,34)

CV (%) 23,15 5,95 15,01 3,88 21,26 16,13

Cependant, de l’échelle parcellaire extrapolée à l’hectare tenant compte de la densité

apparente moyenne et de la couche arable, on observe des augmentations des quantités

variables de Ptot après les apports organiques répétés selon la dose indiquée dans le tableau


19. D’après, Mérelle (1998), le sol renferme de 3 à 10 t P2O5.ha-1 de phosphore total et

seulement moins de 1 % du phosphore total se révèle disponible pour la nutrition végétale

dans la plupart des sols (Richardson et al., 2005) ou soit 10 à 30 kg.ha-1 pour Troeh et

Thompson (2005); voire encore 20 à 40 kg.ha-1 pour Syers et al. (2008).

Les graphiques de la figure 22 révèlent que le phosphore disponible (assimilable) a atteint des

valeurs variant de 15,05 - 19,39 mg P.kg-1 de sol à Kimwenza, de 29,05 - 42,61 mg P.kg-1 de

sol au Mont Amba et 30,07 - 40,07 mg P.kg-1 à Balume en apportant les composts de

biodéchets ménagers. Ces augmentations sont fonction des doses apportées de matières

organiques.

Dans les parcelles témoins la moyenne observée à la fin des essais est de 3,52; 8,53 et 11,7 mg

P.kg-1 MS respectivement à Kimwenza, Mont Amba et Balume. Les résultats de la figure 22

montrent également que dans les parcelles fertilisées avec l’engrais minéral NPK, les effets de

traitement ne sont pas plus marqués que dans celles avec le compost. On voit bien que les

amendements organiques parviennent à maintenir (entretenir) le P disponible à un niveau

acceptable, car le seuil critique est de 8-10 mg P.kg-1 MS pour un sol contenant un taux de

matière organique compris entre 2 et 5 % (Hien et al., 1993 in Sawadogo, 2006; Odet et al.,

1989). Par contre en l’absence d’amendement, le P disponible devient un facteur limitant pour

les plantes cultivées soit par sa fixation par d’autres composés du sol et son insolubilité, plus

particulièrement dans les sols acides tropicaux.

De toutes les observations faites ci-dessus, les résultats similaires ont été obtenus par

Parkinson et al. (1999); Cuevas et al. (2000); Pérez-de-Mora et al. (2006); Mbonigaba (2007);

Mze (2008); etc.

Globalement, les résultats de l’ANOVA pour les données de Ptot, Porg et de Pass de la dernière

campagne d’échantillonnage des sols sur différents sites sont résumés dans les annexes 4.16-

4.21. Ils indiquent en général qu’il existe des différences très hautement significatives (p <

0,001) entre les traitements pour les trois sites. Pour le phosphore disponible, la différence est

qualifiée de significative (p < 0,05). Le test de séparation des moyennes de Ptot distingue

quatre groupes différents symbolisés par les lettres a, b, c, d. pour les différents sites (figure 20,

tableau 20). Les traitements T2 & T3; ainsi que T4 & T5 forment chacun un même groupe.

Pour le Porg, les résultats de l’ANOVA des moyennes obtenues à la fin de l’expérimentation

sont classés en cinq groupes différents a, b, c, cd, d à Kimwenza et a, b, c, d, e à Balume; en

quatre groupes a, b, c, d au Mont Amba (figure 21, tableau 20). Avec le phosphore disponible,

on distingue cinq groupes représentés par les lettres a, ab, c, bc, d à Kimwenza et a, b, c, d, e au

Mont Amba ; et quatre groupes a, b, d, d à Balume (figure 22, tableau 20). Ces résultats

mettent en évidence l’influence bénéfique des apports des matières organiques sur les

indicateurs phosphoriques de la fertilité des sols.


Lorsqu’on examine le bilan des apports en phosphore total (tableau 19) par les amendements

organiques sur l’ensemble de l’expérimentation, on constate des gains qualitatifs beaucoup

plus importants que sans apports initiaux. De même, les apports d’engrais minéraux NPK ont

induit des améliorations du stock de phosphore total dans les sols des différents sites. Le site

de Balume se comporte mieux que les deux autres sites.

Tableau 19. Bilan des apports en phosphore total par les amendements (organiques,

minéraux) et évolution des stocks dans le sol sur quatre saisons culturales dans les différents

sites.

Apport Ptot (kg P2O5.ha-1) cumulé de 4 saisons

Variation du Ptot (kg P2O5 .ha-1) sur base des teneurs analytiques du sol

Traitements Site-1 Kimwenza Mont Amba

Balume

T0 0 -51 -324 -170 T1 248 572 1256 1086 T2 496 984 1773 1964 T3 744 1215 1921 2142 T4 32 135 2878 460 T5 64 98 305 614

D’après Benali et al (1999), les composts agissent sur le phosphore du sol rendant soluble du

phosphore qui ne l’était pas auparavant. Sa disponibilité dépend donc plus davantage des

réactions de fixation du phosphore que de la minéralisation de la matière organique. Le

compost, en plus d’apporter du phosphore au sol, retire cet élément de la solution du sol,

ainsi, les phosphates sont fixés par les composés métalliques du compost (Charland et al.,

2001). Mais d’après Mze (2007), ce sont les activités biologiques notamment l’activité des

phosphatases acides des racines et aussi des micro-organismes induits par les apports.

L’activité de la phosphatase augmente avec le déficit en phosphore dans le sol et provoque

une accumulation de phosphore inorganique disponible aux plantes à la suite des paramètres

chimiques (Djadjaglo et Richter, 2008; Kotchi et al., 2010). Selon, Mérelle (1998), le sol

renferme la quantité de phosphore total dans l’ordre de 3 à 10 t P2O5.ha-1 et ce qui peut

expliquer les augmentations observées. Ces augmentations ont été aussi observées dans les

études de Mbonigaba (2007) et Mze (2008) avec les composts de différents types qui les

attribuent aux symbioses mycorhiziennes développées par les micro-organismes dans le sol.

Ces résultats confirment également les travaux de Kotchi et al. (2010) selon lesquels, plus le

taux de matières organiques est élevé, plus le phosphore est disponible.

5.3.6 Complexe adsorbant

Les figures 23, 24, et 25 présentent les graphiques des quelques paramètres choisis, liés au

complexe adsorbant et le tableau 20 à la fin des essais. Seules la capacité d’échange cationique

(CEC), la saturation en bases effectives et en aluminium effective sont prises en compte.


5.3.6.1 Capacité d’échange cationique

Les graphiques de la figure 22 montrent que la capacité d’échange cationique augmente dans

les parcelles amendées par le compost dès le premier essai (saison culturale 2) alors qu’on

note une diminution dans celles fertilisées aux engrais minéraux NPK et non traitées

(témoins). On observe presque les mêmes effets pour les traitements T2 &T3 qui affichent

des taux élevés dans les sols des trois sites et les deux doses d’engrais minéraux NPK se

confondent nettement avec le témoin à Kimwenza et Balume. Les mêmes observations sont

faites avec la CECE que nous ne présentons pas ici. A la fin de l’expérimentation, la relation

dose et la capacité d’échange cationique montre une relation significative positive selon le test

de corrélation de Pearson au seuil de 5 % comme montré par la figure a (annexe 5).

L’augmentation de la CEC est plus dépendante de l’accroissement de la matière organique

que de la faible fraction argileuse trouvée dans les sols et du pH indirectement par son

comportement réactionnel avec ces deux colloïdes (argiles et matières organiques). La

capacité d’échange cationique est reliée aux complexes argilo-humiques formés de l’humus et

des particules minérales par l’intermédiaire des cations Ca+2, Fe+2 et Al+3; responsables de

l’amélioration des propriétés du sol que le compost contribue à former (Charland et al., 2001).

Ces complexes sont composés d’un noyau argileux saturé par une des molécules organiques.

Plusieurs études ont d’ailleurs montré des fortes corrélations entre la CEC et le contenu en

carbone organique d’une part et le pH dans le sol d’autre part (Willet, 1994; Osei et Kwakye,

1997 in Mbonigaba, 2007; Mze, 2008, Mbonigaba, 2007). L’accroissement de la CEC suite à

l’application des composts a été également mis en évidence par plusieurs auteurs (Epstein et

Wu, 1994; Cuevas et al., 2004; Clément et N’Dayegamiye, 2009; Mbonigaba, 2007).

Les tableaux de l’ANOVA à un facteur contrôlé des résultats (annexes 4.25-4.27) montrent

qu’il existe des différences très hautement significatives (p < 0,001) entre les traitements

appliqués par rapport à leurs effets sur la CEC. La comparaison statistique des valeurs

moyennes de CEC selon les différents traitements à la fin des essais permet de catégoriser

quatre et cinq groupes, respectivement à Kimwenza (a, b, cd, d), Balume (a, b, cd, d) et Mont

Amba (a, b, c, d, de, e) indiqués àl figure 23 et dans le tableau 20. Les traitements T2 & T3

forment des rangs supérieurs et les doses d’engrais minéraux NPK appliquées forment

presque une catégorie combinée avec les parcelles témoins pour tous les sites. Le traitement

T3 (60 t.ha-1 MB) affiche sa supériorité sur tous les sites. Avec une quantité de 60 t.ha-1 MB

des composts par saison, la CEC augmente de 0,85 0,94 et 1,25 unité par saison

respectivement à Kimwenza, Mont Amba et Blume. Les valeurs de CEC sont passées de 2,28

à 5,57 cmol(+).kg-1 à Kimwenza; de 2,54 à 6,30 cmol(+).kg-1 au Mont Amba et de 4,42 à 9,44

cmol(+).kg-1 à Balume soit un accroissement de plus de 100 % (147,8 Kimwenza, 132,68 Mont

Amba et 113,57 % Balume). Ceci ci confirme le fait que l’application de compost augmente

généralement la capacité d’échange cationique des sols.


F=422,84; P<0,001

F=495,11; P<0,001

F= 52,05; P <0,001



Figure 23. Evolution de la capacité d'échange cationique (CEC) dans le sol en fonction des


b

a a

cd

d cd

1

3

5

7

9

1 2 3 4 5

CE

C (cm

ol(+

).kg-1

sol

sec

)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

c

b a

de d

e 1

3

5

7

9

1 2 3 4 5

CE

C (cm

ol(+

).kg-1

sol

sec

)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

b

a

a

d d

cd

1

3

5

7

9

1 2 3 4 5

CE

C (cm

ol(+

).kg-1

sol

sec

)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


Les baisses de la CEC induites par les apports continus d’amendements minéraux NPK sont

de l’ordre de 1,05 unité (0,9 à 1,2) à Balume; de 0,29 (0,23 à 0,35) au Mont Amba et de 0,19

(0,18 à 0,19) à Kimwenza. Dans les parcelles témoins, une baisse de -0,35; -0,74 et -0,52 a été

observée respectivement à Kimwenza, Mont Amba et Balume. Ces baisses de la CEC peuvent

s’expliquer par l’effet de la dégradation de la matière organique en termes de carbone

organique total et du pH du sol.

5.3.6.2 Saturation en bases

Comme il apparaît sur les graphiques de la figure 24, les traitements à base des composts de

biodéchets ménagers accroissent le taux de saturation effective (TSBeff) en cations basiques

dans les sols dès le début des essais en plein champ. Le niveau de ce paramètre diminue très

peu et ou se stabilise dans les parcelles fertilisées avec l’engrais NPK comme celles non

traitées malgré les fluctuations saisonnières.

Globalement, il en découle que la saturation en bases effectives calculée sur base de la CECE

augmente sensiblement dans les parcelles amendées avec des composts de biodéchets

ménagers et les effets sont perceptibles dès la première saison dans tous les sites de l’étude.

L’ANOVA à un facteur contrôlé pour les valeurs moyennes de la dernière saison (annexes

4.28-4.30) montre qu’il existe des différences très hautement significatives (p < 0,001) entre

les traitements. En plus, le test de comparaison des moyennes (α = 0,05) pour les résultats de

la même campagne d’échantillonnage à la fin des essais permet de distinguer trois groupes a,

b, c à Kimwenza; et quatre groupes a, b, c, d au Mont Amba et à Balume (figure 25, tableau

20).

Le complexe au départ saturé à plus ou moins 28 % à Kimwenza et Mont Amba; 33 % à

Balume devient supérieur à 70 % dans tous les sites sous le traitement de T3 qui se confond

avec T2 au Mont Amba et Balume. On constate donc un effet positif de l’action des cations

basiques échangeables (Ca2+, Mg2+ et K+) de la matière organique sur l’Al échangeable, le pH

et la CEC. Paino et al. (1996) ont obtenu des taux de saturation variant de 24 à 84 % avec 1,2

à 25,6 % du compost en volume et Mbonigaba (2007) de taux de 27 à plus ou moins 65 %

Gakuta, de 46 à 80% à Tonga avec une dose de 60 t.ha-1 MB après quatre saisons d’apports.

Entre 60 et 80 %, le taux de saturation devient élevé pour le cas des sols tropicaux (London,

1991). De même, aucune différence des moyennes n’est jugée significative entre les doses des

fertilisants minéraux NPK prises deux à deux d’une part, et comparées aux témoins d’autres

part sauf pour Mont Amba et Balume.

Cependant, les doses d’engrais minéraux NPK utilisées affectent très peu la saturation en

bases et les faibles valeurs sont observées dans les parcelles témoins. Etant donné que la

matière organique et la CEC diminuent dans les sols traités aux fumures minérales NPK, la

quantité d’éléments N, P et K non assimilés par les plantes et les micro-organismes est sujette


F=138,4; P<0,001

F=206,24; P<0,001

F=241,07; P <0,001



Figure 244. Evolution du taux de saturation effective en bases (ST Beff) dans le sol en fonction

des traitements au cours des quatre saisons culturales.

c

b a a

c c

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5

TS

Bef

f (%

)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b a

a

c c

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5

TS B

eff

(%)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b a a

c

c

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5

TS B

eff

(%)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


au lessivage dans les conditions climatiques de la région caractérisée par de fortes

précipitations.

Aussi, l’augmentation de l’acidité (contrairement à la somme des bases échangeables) tend à

diminuer le pourcentage de saturation en cations basiques. Les effets similaires ont été

observés par Russell et al. (2006); Mbonigaba (2007).

5.3.7 Saturation en Al

La figure 25 donne les graphiques du taux de saturation en aluminium effective dans les trois

sites de l’étude de la province de Kinshasa. Il apparaît que le taux de saturation effective en Al

a considérablement baissé dans les parcelles amendées aux composts de biodéchets dans les

trois sites. A contrario, les traitements à base d’engrais minéraux NPK tendent à hausser très

peu la teneur en saturation en Al aussi que le témoin sans amendement dans tous les sites.

Les tableaux de l’ANOVA à un facteur contrôlé sur les résultats de la quatrième saison

(annexe 4.31-4.33) indiquent, pour les trois sites, qu’il existe des différences très hautement

significatives (p<0,001) entre les traitements par rapport à leurs effets sur la saturation

effective en Al. La comparaison des moyennes (α = 0,05) à la fin des essais permet de ranger

les traitements dans quatre classes distincts (a, b, c, d) au Mont Amba, à Balume et trois classes

(a, b, c) à Kimwenza (figure 25, tableau 20). Les groupes des moyennes élevées sont constitués

des traitements à base d’engrais NPK (T4 & T5) et le témoin T0, les valeurs faibles sont

formées par les traitements à base des composts des biodéchets.

Au terme de l’expérimentation, l’Al échangeable a presque disparu sur le complexe adsorbant

dans les parcelles amendées avec le traitement de 40 et 60 t.ha-1 MB des composts de

biodéchets. Le taux de saturation effective a été réduit de plus 60 % à ≤ 5 % dans les champs

amendés avec 60 t.ha-1 MB des composts de biodéchets ménagers respectivement à

Kimwenza-Mont Amba (± 5 %) et Balume (0,13 %). Avec le traitement de NPK et le témoin,

le taux de saturation effective en Al est passé de 66 à 72 % à Kimwenza soit une

augmentation de + 6 %; de 71 à 74 % soit une augmentation de + 3 % et de 63 à 71 % soit

une augmentation des + 8 %. Le témoin a aussi augmenté de + 6 % à Kimwenza, + 3 % au

Mont Amba et + 8 % à Balume.

En fin de compte, l’Al passe de la forme toxique à la forme liée à la matière organique moins

toxique dont le facteur principal qui contrôle son activité (phénomène de complexation) dans

la solution du sol reste le pH par son pouvoir tampon (Hue et al., 1986 in Mbonigaba, 2007;

Wong et Swift, 2003). La capacité tampon du compost (pH 7,78) étant élevée par rapport à

celles des sols amendés (4,90 à Kimwenza ; 4,40 au Mont Amba et 5,39 à Balume), le flux de

protons va du sol vers les matériaux organiques humifiés et il en résulte une augmentation du

pH, et par conséquent une diminution de la teneur en Al (Mbonigaba, 2007).


F=313,25; P<0,001

F=344,29; P<0,001

F=869,65; P <0,001



Figure 25. Evolution de la saturation effective en Al (STeff Al) dans le sol en fonction des


d

b a a

c c

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

1 2 3 4 5

TS

e ff A

l (%

)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

b

a a

d

c c

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

1 2 3 4 5

TS

eff

Al (

%)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

b a a

d cd c

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

1 2 3 4 5

TS

eff A

l (%

)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


Selon Bray et Weil (2002), l’apport de la matière organique permet d’améliorer l’acidité de sols

par la fixation de l’Al par la matière organique (matière humique), la formation des complexes

et des composés peu solubles non échangeables de l’aluminium.

La réduction de la saturation en Al par l’usage des composts a déjà été largement discutée par

plusieurs auteurs, dont Wong et al. (1995), Wong et Swift (2003), Willert et Stehouwer (2003),

Mbonigaba (2007), etc. Cependant, la matière organique s’avère encore plus efficace

lorsqu’elle accroît en même temps la CEC (Sanchez et Miller, 1986).

5.3.8 Corrélations entre les paramètres physico-chimiques et chimiques

Les tableaux des annexes 4.67-4.69 et le tableau 21 contiennent les coefficients de corrélation

(Pearson) entre les paramètres physico-chimiques et chimiques choisis pour les trois sites de

l’étude. Sur le site de Kimwenza, les paramètres sont hautement corrélés entre eux. Par contre

au Mont Amba et à Balume, ils sont très hautement corrélés. Globalement, l’augmentation des

paramètres (pH, Ptot, CEC, STBeff, TSeff Al) s’expliquerait par l’accroissement de la matière

organique qui apporte les éléments nutritifs. On observe des corrélations hautement

significatives entre le pH et le TSBeff (0,853 à Kimwenza, 0,939 au Mont Amba et 0,950 à

Balume) du fait que les composts utilisés contiennent des cations basiques (CaO à 4% et MgO à

0,8 %) et par effet tampon de la majorité des molécules complexes. Le CEC sous fertilisation

dépend d’apports en composts sur l’équilibre des réactions d’échanges cationiques entre le

complexe adsorbant et la solution du sol. Son comportement est régi par la variation des cation

basiques, la teneur en aluminium et le pH. Les corrélations postives très hautement

significatives établies entre la CEC et le COT (0,947 à Kimwenza, 0,978 au Mont Amba et

0,944 à Balume), entre la CEC et pH (0,843 à Kimwenza et au Mont Amba et 0,954 à Balume),

confirment ses suppositions. Quant au TSeff Al, il montre des corrélations négatives très

hautement significatives avec tous les paramètres. Elles traduisent le fait que l’amélioration du

pH et de la saturation du complexe adsorbant en cations basiques conduit à la neutralisation de

l’aluminium échangeable. Lorsque le complexe adsorbant devient moins saturé en ces cations

basiques, l’alumium devient disponible.

Tableau 20. Comparaison des moyennes à la fin de la quatrième saison des paramètres physico-chimiques des sols en fonction des traitements

appliqués sur les sites de Kimwenza, Mont Amba et Balume.

Kimwenza

pH-H2O COT Ntot Norg Nmin Ptot Porg Pass CEC TSBeff TSeff Al

……………%................. ………………….………….mg.kg-1…………………………………… cmol(+).kg-1 ………….%....................

T0 4,69(0,08) cd 0,38(0,01) e 0,03(0,01) d 302,05 (35,95) e 7,95 (0,42) e 75,75 (4,59) d 66,75 (8,12) d 3,52 (0,21) d 1,93 (0,10) d 20,24 (1,35) c 71,97 (4,30) d

T1 5,23(0,20) b 0,83(0,05) c 0,08(0,02) ac 730,05 (37,12) c 19,18 (0,23) c 191,25 (7,56) b 157,50 (14,08) b 15,03 (3,13) bc 4,30 (0,09) b 55,58 (1,85) b 12,50 (2,41) b

T2 5,58(0,17) ab 1,35(0,03) b 0,10(0,02) ab 978,55 (37,07) b 31,45 (1,80) b 271,25 (32,99) a 206,88 (37,08) a 17,51 (1,22) ab 5,57 (1,01) a 62,71 (5,59) a 3,62 (0,83) a

T3 5,65(0,06) a 1,56(0,12) a 0,11(0,02) a 1140,82 (60,10) a 39,18 (2,25) a 289,25 (16,27) a 210,50 (18,24) a 19,39 (2,00) a 5,70 (0,19) a 65,74 (1,13) a 4,91 (1,59) a

T4 4,70(0,08) c 0,42(0,02) d 0,05(0,02) cd 485,88 (32,81) d 14,22 (3,61) d 118,25 (17,25) c 96,63 (9,63) c 10,81 (1,72) c 2,10 (0,08) cd 22,24 (3,68) c 69,61 (2,03) c

T5 4,72(0,05) c 0,47(0,03) d 0,05(0,01) cd 571,70 (82,90) d 18,30 (0,50) d 113,75 (3,36) c 90,95 (19,19) cd 11,41 (1,54) c 2,09 (0,17) cd 23,11 (3,28) c 68,15 (1,70) c

CV (%) 8,10 57,18 41,24 41,01 48,52 48,52 41,24 40,20 45,31 41,59 89,15

Mont Amba

T0 4,21 (0,01) d 0,47 (0,05) e 0,04 (0,00) d 402,70 (36,18) e 7,30 (0,24) d 115,02 (11,52) d 92,30 (13,58) d 8,53 (0,34) e 2,08 (0,15) e 20,16 (4,25) d 73,86 (3,36) d

T1 5,07 (0,04) b 1,23 (0,05) c 0,08 (0,02) bc 882,35 (42,22) c 17,65 (1,53) b 301,70 (15,61) b 235,00 (16,73) b 28,05 (1,01) c 4,36 (0,09) c 62,55 (1,85) b 15,42 (0,83) b

T2 5,45 (0,04) a 1,51 (0,09) b 0,12 (0,02) ab 1166,85 (29,11) b 23,15 (3,18) ab 364,37 (17,77) a 281,78 (20,88) a 35,18 (1,68) b 5,91 (0,16) b 68,49 (0,44) a 3,89 (0,64) a

T3 5,56 (0,10) a 1,78 (0,11) a 0,13 (0,01) a 1313,91 (27,13) a 26,09 (2,90) a 382,35 (17,59) a 301,03 (28,90) a 42,61 (1,72) a 6,30 (0,18) a 70,7 (1,98) a 5,21 (0,91) a

T4 4,29 (0,05) c 0,52 (0,04) de 0,07 (0,02) cd 687,89 (41,02) d 12,11 (0,99) c 179,06 (6,67) c 130,21 (9,24) c 19,91 (0,36) d 2,19 (0,07) de 30,69 (1,80) c 69,93 (2,37) c

T5 4,26 (0,03) c 0,54 (0,01) d 0,07 (0,01) cd 685,85 (18,82) d 14,15 (1,03) c 181,19 (9,36) c 139,97 (19,19) c 21,78 (1,74) d 2,21 (0,03) d 33,39 (3,45) c 72,55 (1,67) c

CV (%) 11,93 52,03 35,67 53,59 40,14 39,76 40,52 40,52 48,91 41,80 80,20

Balume

T0 4,91 (0,02) c 0,76 (0,02) e 0,08 (0,01) d 770,02 (19,02) e 9,98 (0,40) d 407,50 (10,92) d 197,50 (10,75) e 11,78 (1,09) d 3,21 (0,38) d 21,42 (2,62) d 71,71 (2,34) d

T1 5,67 (0,14) b 2,01 (0,17) c 0,13 (0,02) bc 1229,46 (47,36) c 30,54 (2,90) b 559,75 (13,56) b 392,50 (17,56) c 30,07 (1,73) b 6,75 (0,64) b 69,61 (2,85) b 5,05 (0,26) b

T2 6,06 (0,03) a 2,75 (0,37) b 0,16 (0,02) ab 1589,65 (49,99) b 40,35 (1,86) a 666,25 (27,24) a 443,75 (9,17) b 37,89 (0,87) a 8,97 (0,29) a 76,33 (1,02) a 0,14 (0,01) a

T3 6,16 (0,10) a 2,97 (0,18) a 0,19 (0,02) a 1846,46 (58,97) b 43,54 (1,43) a 687,75 (22,34) a 467,50 (12,52) a 40,07(1,92) a 9,44 (1,04) a 78,54 (2,38) a 0,13 (0,00) a

T4 5,03 (0,02) c 0,82 (0,05) d 0,10 (0,01) cd 1082,73 (47,91) d 17,27 (0,60) c 483,75 (13,56) c 241,00 (11,49) d 21,09 (1,16) c 3,27 (0,19) d 28,07 (2,66) c 69,28 (3,61) cd

T5 5,04 (0,02) c 0,79 (0,01) de 0,11 (0,02) cd 1180,91(53,32) d 19,09 (0,30) c 502,50 (29,48) c 255,00 (13,24) d 23,50 (1,37) c 3,54 (0,77) cd 32,63 (2,40) c 66,56 (2,29) c

CV (%) 9,30 55,81 28,00 26,69 46,08 18,57 31,70 35,78 45,33 47,16 60,47

Les moyennes suivies de lettres différentes au sein d’une colonne sont différentes au niveau p<0,05 et le chiffre () =écart-type.

-101-

expéri

mental

e


Tableau 21. Corrélations entre paramètres physico-chimiques et chimiques choisis pour les sites de Kimwenza, Mont Amba et Balume.

Kimwenza

pH COT Ntot Ptot CEC TSeff Al TSBeff

pH 1,000 COT 0,856 1,000 Ntot 0,810 0,816 1,000 Ptot 0,861 0,983 8,222 1,000 CEC 0,843 0,947 0,811 0,982 1,000 TSeff Al -0,810 -0,911 -0,840 -0,954 -0,984 1,000 TSBeff 0,853 0,919 0,825 0,961 0,981 -0,984 1,000

Mont Amba



Balume




L’évaluation de l’application en quatre saisons culturales (deux années) des composts produits

à partir des biodéchets ménagers a contribué à l’amélioration de la plupart des propriétés

physico-chimiques et chimiques des sols étudiés. Les niveaux moyens de l’azote, du

phosphore sont élevés dans les sols amendés avec de grandes quantités de composts. Le pH,

le carbone organique total et le complexe adsorbant augmentent également avec la dose

appliquée de la matière organique des composts. Le taux de saturation en aluminium évolue

de manière inversement proportionnel au pH du sol, et le degré de solubilité de l’aluminium

échangeable diminue avec l’augmentation de doses des composts appliqués. Les doses élevées

des composts (40 et 60 t.ha-1) permettent de réduire sensiblement les formes toxiques

d’aluminium. Le pH apparaît comme le facteur déterminant dans la diminution du taux de

saturation. En plus, les apports sont positivement corrélés au niveau de 1 ou 5 % (Pearson)

avec la plupart de paramètres étudiés. L’exception est faite avec les parcelles non amendées

aux composts et ou fertilisées aux engrais minéraux NPK, ou ils tendent à baisser.

Effet des composts BDM sur les propriétés physico-chimiques et chimiques des sols -103-

Les différences significatives ont été observées entre les différentes doses des composts

utilisés et des engrais minéraux NPK sur la plupart des caractéristiques des sols étudiés quant

à leurs effets. La différence entre la dose T2 (40 t.ha-1) et T3 (60 t.ha-1) n’est significative pour

la plupart des paramètres étudiés. Les résultats montrent une certaine efficacité des engrais

minéraux utilisés à faibles doses pour certains paramètres, mais tendent à dégrader d’autres et

à acidifier le sol.

Bien que, les apports en matières organiques des composts semblent améliorer les propriétés

physico-chimiques et chimiques des sols, l’étude montre que le niveau de fertilité obtenu reste

fragile dans les cas des sols acides tropicaux sableux en plus des conditions climatiques qui

prévalent dans le milieu, caractérisées par des fortes précipitations et des températures

élevées. De ce point de vue, il est important de mettre en place un système de gestion qui

assure la conservation des sols et leur utilisation rationnelle dans le but d’une agriculture

soutenable. La valorisation des déchets comme source des matières organiques doit être

encouragée dans le système global de gestion des déchets à Kinshasa.

Enfin, le suivi des paramètres physico-chimiques et chimiques ne suffit pas pour prédire de

l’état de santé d’un sol dans un écosystème donné, il convient également de suivre les

paramètres biologiques qui feront l’objet du chapitre suivant.

Effets des composts BDM sur les indicateurs microbiologiques des sols -105-

Chapitre 6. Effets des composts de biodéchets ménagers sur les indicateurs microbiologiques de la qualité des sols

6.1 Introduction

Les propriétés physiques et chimiques ont été utilisées pour évaluer l'effet de l'application de

différentes sources de matière organique sur le sol au cours de l'expérience à moyen terme

dans beaucoup d’études. Cependant, ces propriétés changent très lentement et ont besoin de

nombreuses années pour fournir un résultat significatif. En revanche, les propriétés

biochimiques et microbiologiques sont très réactives et fournissent des informations

immédiates et précises sur les petits changements survenus dans le sol. En fait, ils peuvent

ainsi indiquer le potentiel du sol à soutenir l'activité microbiologique et l’état du sol pour la

culture (Tejada et al, 2008b).

Les changements anthropiques survenus dans le sol affectent le comportement des micro-

organismes tout autant que les paramètres chimiques qui renseignent sur l’état de la fertilité.

Ils répondent rapidement aux modifications intervenues et reflètent les risques

environnementaux pour l’écosystème. Spécialement dans les sols tropicaux, ou le turnover

des compartiments est très rapide, la détermination de la biomasse microbienne donne une

indication de l’évolution des stocks organiques dans les sols sous différentes formes de

maniement (Chaussod et al., 1992; Uzêda et al., 1996). Les enzymes peuvent également réagir

aux changements dans la gestion des sols plus rapidement que d’autres variables chimiques ou

physiques et peuvent donc être utiles comme des indicateurs précoces de changement

biologique (Bandick et Dick, 1999 in Tejada et al, 2008a; Mondini et al., 2007). Ce sont des

bons indicateurs de la fertilité des sols, car ils sont impliqués dans les cycles des éléments

nutritifs les plus importants (Tejada et al., 2006a).

C’est pourquoi, pour comprendre le fonctionnement des sols, l’importance croissante est

accordée à la détermination des paramètres biochimiques différents, telles que les activités

enzymatiques du sol et de celles liées (ceux liés) à la biomasse microbienne (Batisda et al.,

2007). Par conséquent, il se pose une difficulté dans le choix d’indicateurs microbiologiques

idéaux parmi la multitude des composants microbiologiques et les voies biochimiques qui en

résultent dans le sol (Ros et al., 2006b; Bastida et al, 2008). Deux groupes d’indicateurs

microbiologiques importants de la qualité des sols sont généralement étudiés : ceux relatifs à

l’estimation de l’abondance des micro-organismes et ceux relatifs à l’estimation de l’activité

microbienne dans le sol. L’avantage de ces paramètres réside dans leur sensibilité aux

changements qui peuvent intervenir dans le sol (Nannipieri et al., 1990 et Dick et Tabatabai,

1993 in Bastida et al., 2008 ; Ros et al., 2006b).

Le compost est un amendement organique pourvoyeur de l’humus et dans une moindre

mesure est un fertilisant contenant des éléments minéraux nutritifs nécessaires pour

l’alimentation des plantes. Pourtant, quel que soit son potentiel fertilisant chimique, il


contient, de plus, un important réservoir des micro-organismes endogènes et devrait

influencer énormément la taille, la structure et l’activité de la population microbienne

résiduelle du sol (Tejada et al., 2006ab; Téjada et al.; 2009b, Mbonigaba, 2007).

Comme pour les paramètres chimiques, les réponses des caractéristiques microbiologiques

suite à l’apport d’un amendement aux sols peuvent être traduites soit par une diminution ou

une augmentation de leurs amplitudes, tout en étant fonction de la nature du matériau

apporté et des types des sols à amender (Mondini et al., 2007; Garcia-Gil et al., 2000; Albiach et

al., 2000; Pérez-Piqueres et al., 2006). Elles sont basées sur la présence des micro-organismes,

de la disponibilité des nutriments et des conditions édaphiques (acidité, etc.).

De ce qui précède, l’objectif de cette étude était d’évaluer les effets des amendements en

composts à différentes doses sur quelques propriétés biologiques de sol, telles que la

biomasse microbienne, la respiration de sol et les activités enzymatiques (phosphatase acide,

uréase) et leur répercussion dans les sols sableux acides types arenoferralsols, de l’agrosystème

humide tropical d’Afrique centrale de la Province de Kinshasa en plein champ et en quatre

saisons culturales.


Les méthodes d’échantillonnage des sols, d’analyses des paramètres biologiques et de la

conduite des essais de fertilisation pendant les quatre saisons culturales sont décrites au

chapitre 3.

6.3. Présentation des résultats et discussion

6.3.1 Biomasse microbienne

La biomasse microbienne (mesurée ici par le carbone microbien) fait partie des pools labiles

de la matière organique et sert comme réservoir important des éléments nutritifs dans le sol.

Les graphiques de la figure 26 présentent les résultats du carbone microbien (Cmic) pour les

trois sites des sols de l’étude dans la Province de Kinshasa.

On constate une nette augmentation du taux de carbone microbien dans toutes les parcelles

fertilisées aux composts par rapport aux engrais minéraux NPK et au témoin. La relation dose

et ce paramètre comme l’atteste la figure b de l’annexe 5 est significativement corrélée selon le

test de Pearson au niveau 5 % à la fin des essais sur les trois sites. Cependant, l’ANOVA à un

facteur contrôlé pour la dernière saison (annexes 4.34-4.36) montre qu’il existe des différences

très hautement significatives (p < 0,001) entre les différents traitements sur le carbone

microbien. La comparaison des moyennes montre que les traitements à base des composts

forment des classes nettement supérieures aux autres, représentés par les lettres a et b à

Kimwenza, Mont Amba (figure 26, tableau 23). Le carbone microbien est beaucoup plus


F=32,70; P<0,001

F=29,47; P<0,001

F=48,01; P <0,001



Figure 26. Evolution du carbone microbien (Cmic) dans le sol en fonction des traitements sur

les trois sites au cours des quatre saisons culturales.

b

a a

d c c

10,00

30,00

50,00

70,00

90,00

110,00

130,00

1 2 3 4 5

Cm

ic (

µg.

g-1 s

ol s

ec)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

c a

a

c c

10,00

30,00

50,00

70,00

90,00

110,00

130,00

1 2 3 4 5

Cm

ic (

µg.

g-1 s

ol s

ec)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b

a a

c c

10,00

30,00

50,00

70,00

90,00

110,00

130,00

1 2 3 4 5

Cm

ic (

µg.

g-1 s

ol s

ec)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


important à Balume comme à l’état initial (section 4.3.3, tableau 14) suivi du Mont Amba et

de Kimwenza. Sous la forte dose (T3) de compost des biodéchets, le taux du Cmic à l’état

initial a été multiplié par 3,2; 2,5 et 2,3 respectivement à Kimwenza, Mont Amba et Balume.

On enregistre ainsi des valeurs de 48,83 à 73 mg.kg-1 à Kimwenza, de 63,72 à 83,11 mg.kg-1 et

de 91,22 à 120,21 mg.kg-1 à Balume. Cependant, les doses d’engrais minéraux NPK, ont induit

en moyenne une légère hausse de ± 11,73; 22,09 et 12,82 % respectivement à Kimwenza,

Mont Amba et Balume au terme de l’expérimentation.

Azote microbien

Les résultats de l’évolution du taux de l’azote de la biomasse microbienne sont présentés par

les graphiques de la figure 27 ci-dessous. Le taux de l’azote microbien augmente dans toutes

les parcelles aux composts, faiblement aux engrais minéraux NPK et pas du tout dans les

champs non amendés. L’ANOVA à un facteur contrôlé pour les résultats de la dernière

saison (annexe 4.37- 4.39), montre qu’il existe des différences très hautement significatives (p

< 0,001) entre les traitements, vis-à-vis de leurs effets sur le Nmic sur les trois sites. Les

traitements à base des composts affichent une supériorité dans l’ensemble par rapport à ceux

à base d’engrais minéraux NPK et aux témoins comme dans le cas du carbone microbien. Et

la relation dose apportée en fin d’expérimentation et l’azote microbien sont corrélés

significativement au seuil de 1 % à Balume et de 5 % pour les deux autres sites selon le test

de corrélation de Pearson (annexe 5, figure b). Les quatre campagnes d’échantillonnage des

sols montrent que les valeurs de Nmic sont élevées à Balume par rapport aux deux autres sites.

La comparaison des valeurs moyennes (α = 0,05) permet de les grouper en cinq classes à

Kimwenza (a, b, c, cd, d), en quatre classes (a, b, c, d) au Mont Amba et à Balume (figure 28,

tableau 23).

A la fin des essais, l’azote microbien des parcelles amendées au compost des biodéchets a été

multipliée par un facteur de 2,3 à 3,4 à Kimwenza; 4,6 à 6,5 au Mont Amba et 1,7 à 2,6 à

Balume selon les traitements apportés. Les valeurs de l’azote microbien varient de 3,73 à

13,60 mg.kg-1 à Kimwenza, de 3,05 à 19,47 mg.kg-1 au Mont Amba et de 9,76 à 31,87 mg.kg-1

à Balume pour les traitements T0 à T5. Dans les champs témoins sans aucun amendement, le

taux de Nmic a légèrement diminué à Kimwenza et Balume tandis qu’il est resté stable au Mont

Amba. Des faibles augmentations ont été observées avec les traitements aux engrais minéraux

NPK.

Bien que les micro-organismes du sol constituant la biomasse microbienne ne représentent

pas une fraction importante des matières organiques et inorganiques de sels nutritifs dans la

plupart des écosystèmes, ils sont désormais reconnus pour leur capacité à effectuer des

transformations biochimiques des éléments fertilisants majeurs N, P et S, ainsi que C

(Monkiedje, 2006). La biomasse microbienne est un meilleur indicateur potentiel de la fertilité

des sols que le carbone organique qui met en évidence les changements intervenus dans sa


gestion (Davet, 1996; Brookes et Joergensen, 2006; Ros et al., 2006a; Ros et al., 2006b). Les

résultats obtenus confirment cette hypothèse. L’apport des matières organiques des composts

comme source des nutriments et d’énergie (riche en substrat carboné) favorise l’amélioration

des conditions de développement des micro-organismes dans le sol (pH, capacité de rétention

en eau, etc.) et à son tour, l’enrichissement en nutriment dans le sol (Monkiedje et al., 2006).

En plus, les composts de biodéchets ménagers sont pourvoyeurs de micro-organismes

exogènes au sol (Tejada et al., 2006b; Tejada et al., 2009b). Saison et al. (2006); Tejada et al.

(2008a); Tajeda et al. (2009a), Tejada et al. (2009b), etc. ont établi que la population

microbienne endogène au compost contribue, une fois appliqué au sol, indépendamment de

la biomasse résiduelle, aux modifications qui surviennent sur les caractéristiques

microbiologiques dans les sols. Il apparaît ainsi un effet double des apports de composts

admis aussi dans la littérature (Gracia-Gil et al., 2000; Ros et al., 2006b; Adl, 2003).

En outre, la biomasse microbienne du sol de la quatrième saison culturale a été plus élevée

que ceux des trois premières saisons en raison de l’effet résiduel cumulatif de la matière

organique après chaque application dans les parcelles traitées aux composts. Ces résultats sont

en accord avec ceux de la littérature, montrent que la biomasse du sol ainsi que la respiration

réagissaient rapidement en termes d’activités après incorporation des différents engrais

organiques (Dinesh et al., 2004; Davet, 1996; Tejada et al., 2009; Ros et al., 2006 ).

L’importance de la biomasse microbienne dans le sol après amendement organique est

essentiellement le résultat de la disponibilité du carbone dans l’amendement (Bouzaiane et al.,

2002).

Dans les sols tropicaux à pH < 5,5; l’acidité et la toxicité (Al & Fe) limitent le développement

des micro-organismes et par conséquent leurs activités. (Davet, 1996). Toute mise en culture

continue dans ces sols (comme dans notre cas), sans recyclage ou apports des matières

organiques affectent toute activité microbienne.

Une élévation considérable du taux de Cmic dans un sol (tropical) suite à l’application continue

du compost (végétal) a été rapportée dans la littérature (Mze, 2008; Mbonigaba, 2007; Ros et

al., 2006a; Ros et al., 2006b; Willson et al., 2001; Tejada et al., 2006ab; Tejada et al., 2009b; etc.

Cependant, l’augmentation de la biomasse microbienne ne traduit pas nécessairement

l’amélioration de la fertilité, mais sous certaines conditions la biomasse microbienne peut

augmenter dans les sols fertilisés tout en demeurant peu active et moins utile (Biederbeck et

al., 1984; Sparling, 1997). Le rapport Cmic/COT est représentatif de la qualité et de la

disponibilité de la matière organique.

Par contre, la stabilité relative de la biomasse d’un sol donné est le résultat d’équilibre

dynamique de l’activité biologique représenté par le rapport Cmic/Nmic. A tout instant, les


F=107,81; P<0,001

F=239,78; P<0,001

F= 62,08; P <0,001



Figure 27. Evolution de l'azote microbien (Nmic) dans le sol en fonction des traitements sur les

trois sites au cours des quatre saisons culturales

d

b a

a

c bc

2 6

10 14 18 22 26 30

1 2 3 4 5

Nm

ic (

µg.

g-1 s

ol s

ec)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b a a

c c

2 6

10 14 18 22 26 30

1 2 3 4 5

Nm

ic (

µg.

g-1 s

ol s

ec)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b

a

a

c c

2 6

10 14 18 22 26 30

1 2 3 4 5

Nm

ic (

µg.

g-1 s

ol s

ec)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


micro-organismes dégradent des substrats, synthétisent de la matière organique nouvelle, puis

sont à leur tour lysés en fonction des conditions environnementales du sol (Bouzaiane et al.,

2002). Les valeurs du rapport Cmic/Nmic (tableau 22) ont diminué dans les champs amendés

par le compost par rapport aux témoins non fertilisés et aux valeurs obtenues à l’état initial.

Les valeurs faibles (< 6) suggèrent une prédominance de la population bactérienne par

rapport aux champignons dans la décomposition de la matière organique (intensité de

minéralisation/immobilisation) (Joergensen et al., 1995; Ros et Sparling, 1993; Moore et al.,

2000; Dilly, 2003).

Le Cmic et Nmic dans les parcelles traitées aux NPK ont faiblement augmenté par rapport à

ceux traités au compost. D’après Mbonigaba (2007), les petites augmentations de l’activité

microbienne observées pour les fertilisants minéraux NPK est mauvais signe à long terme car,

l’utilisation du carbone organique restant par les micro-organismes aérobies comme source

d’énergie entraînerait une diminution de la teneur en matière organique dans les sols. Les

faibles quantités de la biomasse microbienne dans les parcelles témoins peuvent être justifiées

par la diminution progressive des nutriments qui entraînent la mort des micro-organismes

(Ruganzu, 2009). Ces derniers, en se décomposant libèrent les éléments qui sont directement

absorbés par la culture ou lessivés si pas repris par les micro-organismes.

Entre les différents sites, les valeurs de la biomasse microbienne (carbone et azote

microbiens) obtenues à Balume sont supérieures aux deux autres sites. Les teneurs en carbone

organique et en azote total différentes au départ (± 2 fois supérieurs) pourraient expliquer

l’écart entre les résultats.

6.3.2 Activité microbienne

La respiration et l’activité microbienne sont des indices biologiques qui reflètent la quantité des

micro-organismes présents et actifs dans le sol. Les mesures respirométriques pour évaluer

l’activité microbienne des sols sont présentées par les graphiques des figures 28,29 et le tableau

23. Il s’agit de la respiration induite par substrat (RIS) qui traduit une activité potentielle après

ajout d’ingrédients nutritifs [C6H12O6, (NH4)2SO4, KH2PO4], et la respiration basale (RB) qui

reflète l’activité du sol (actuelle) en fonction de la population microbienne et de la disponibilité

du carbone dans les conditions actuelles et renseigne sur le turnover des matières organiques du

sol (Pell et al., 2006; Ros et al., 2006b; Tejeda et al., 2009a; Dinesh et al., 2004)).

De façon générale, un effet significatif des apports des composts a été observé sur les taux de

respiration microbienne en comparaison avec celui des traitements témoins ou aux engrais

minéraux NPK. En plus, les courbes de ces différentes figures (figures 28-29) font apparaître

que les intensités respiratoires basales et induites de la biomasse augmentent en fonction des

apports en matières organiques. Et cela, dès la première application des composts de

biodéchets ménagers. La relation dose apportée en matières organiques et les différentes

intensités respiratoires observées à la fin de l’expérimentation montrent une relation très


F=6,90; P<0,01

F= 95,78; P<0,001

F= 136,38; P <0,001



Figure 28. Evolution de la respiration basale (RB) dans le sol en fonction des traitements sur

les trois sites au cours des quatre saisons culturales.

d

b

a a

c c

0,10

0,30

0,50

0,70

0,90

1,10

1,30

1,50

1 2 3 4 5

RB

(µ

g C

O2.g

-1.h

-1 s

ol s

ec)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b

a a

c c

0,10

0,30

0,50

0,70

0,90

1,10

1,30

1,50

1 2 3 4 5

RB

(µg

CO

2.g

-1.h

-1 s

ol s

ec)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

e

c

b

a

d d

0,10

0,30

0,50

0,70

0,90

1,10

1,30

1,50

1 2 3 4 5

RB

(µg

CO

2.g

-1.h

-1 s

ol s

ec)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


F=421,39; P<0,001

F=32,66; P<0,001

F= 136,38; P <0,001



Figure 29. Evolution de la respiration induite par substrat (RIS) dans le sol en fonction des


b a

a

d c c

0

4

8

12

16

20

1 2 3 4 5

RIS

(µ

g C

O2.g

-1.h

-1 s

ol s

ec)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

b b

a

cd c c

0

4

8

12

16

20

1 2 3 4 5

RIS

(µg

CO

2.g

-1.h

-1 s

ol s

ec)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b

a a

c c

0,00

4,00

8,00

12,00

16,00

20,00

1 2 3 4 5

RIS

(µg

CO

2.g

-1.h

-1 s

ol s

ec)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


significative (5 %) au seuil de la corrélation de Pearson (annexe 5, figure b) dans chaque site

de l’étude.

La dynamique de l’activité microbienne suit la même tendance que celle de la biomasse

exprimée par le carbone et l’azote microbien.

Concernant la respiration basale (RB), à la fin des essais, l’intensité respiratoire basale obtenue

initialement a été multipliée par les facteurs de 1,87 à 3,13 à Kimwenza; 2,3 à 3,87 au Mont

Amba et 2,56 à 3,91 à Balume; en fonction des doses appliquées par l’apport des composts de

biodéchets ménagers. Les teneurs varient de 0,49 à 0,72 µg CO2.g-1.h-1 à Kimwenza, de 0,53 à

0,89 µg CO2.g-1.h-1 au Mont Amba et de 0,91 à 1,45 µg CO2.g

-1.h-1 à Balume. Pour les

amendements aux engrais minéraux NPK, les intensités ont été multipliées par un facteur de

± 1,39 à Kimwenza et de ± 1,43 pour les sites de Mont Amba et de Balume.

Quant à la respiration induite par le substrat (RIS), au terme de quatre saisons culturales avec

les apports répétés d’amendements, les intensités respiratoires induites suivent la même

tendance que les respirations basales à la différence qu’ici les valeurs sont beaucoup plus

grandes. Et par rapport à l’état initial, l’intensité respiratoire induite a été multipliée par le

facteur de 2,99 à 5,35 à Kimwenza; de 2,83 à 4,23 au Mont Amba et 4,53 à 6,06 à Balume

selon les doses apportées des composts de biodéchets ménagers. Les valeurs vont de 3,38 µg

CO2.g-1.h-1 à 6,04 à Kimwenza, de 4,62 µg CO2.g

-1.h-1 à 6,89 au Mont Amba et de 16,27 µg

CO2.g-1.h-1 à 21,76 à Balume. Les apports d’engrais minéraux NPK ont induit un facteur

multiplicateur faible de ± 1,73; 1,33 et 2,11respectivement à Kimwenza, Mont Amba et

Balume mais l’azote apporté est inférieur à celui des composts. Le témoin a baissé très

faiblement de 0,12; 0,31 et 0,52 unité de µg CO2.g-1.h-1 MS respectivement à Kimwenza, Mont

Amba et Balume par rapport aux valeurs initiales.

Globalement, les données analytiques (RB et RIS) de l’ANOVA à la fin des essais pour les

différents traitements sont résumées dans les tables en annexes (4.40-4.45). Les résultats

montrent qu’il existe des différences très significatives (p < 0,001) entre les traitements sur

différents sites pour la même période. La comparaison des moyennes permet de catégoriser

respectivement quatre groupes (a, b, c, d) à Kimwenza, Mont Amba et cinq (a, b, c, d, e) à

Balume pour la respiration basale (figure 28, tableau 23); et quatre groupes à Kimwenza (a, b,

c, d), Mont Amba (a, b, c, cd) et Balume (a, b, c, d) pour la respiration induite par substrat (figure

29, tableau 23).

De même, les observations faites sur l’influence d’apports de la matière organique sur la

biomasse microbienne restent également valables pour les activités respiratoires.

L’augmentation constatée est attribuée à la disponibilité des éléments C, N, P apportés par les

composts des biodéchets (N’Dayegamiye et al., 2004; N’Dayegamiye et al., 2005).


Dans l’ensemble des sites étudiés, la même tendance est observée comme pour la dynamique

des matières organiques (COT, Ntot, etc.) et celle du pH-H2O des sols; les indicateurs

microbiologiques de la fertilité des sols vont dans le même sens.

A une augmentation du pH d’environ une unité (dose T3) correspond une augmentation bien

significative de l’activité microbienne (Van de Werf, 1990; Ellis et al., 1998). Cependant, des

faibles augmentations de l’activité basale et induite dans les parcelles fertilisées aux engrais

minéraux NPK supposent une métabolisation résiduelle du carbone organique, alors que ces

fumures n’apportent pas des matières organiques. D’après certains auteurs (Römheld et

Neumann, 2006; Giri et al., 2005; Gobat et al., 2003), la biomasse racinaire et les excrétions des

racines dans la rhizosphère pourraient contribuer à l’augmentation de la biomasse et par

conséquent de son activité.

Dans les champs témoins, les valeurs de RB et RIS ont baissé, dû essentiellement à l’absence

des substrats facilement métabolisable du fait de la diminution du carbone organique, en plus

à une d’acidité élevée du sol comme l’indique la valeur de pH. Dans l’ensemble, la respiration

est très sensible à la physiologie et aux conditions nutritionnelles des micro-organismes

(Stenström et al., 1998 et Malivov et Dilly, 2007). La perturbation de la vie édaphique est un

risque important pour une productivité durable du sol dans la mesure où l’activité biologique

est un indicateur de la bonne santé d’un sol (Ouattara et al., 2010). Les valeurs de QR (quotient

d’activation respiratoire) obtenues à la fin des essais dans les parcelles (tableau 22) sont

légèrement faibles par rapport à celles à l’état initial à Kimwenza et Balume; et légèrement

supérieures au Mont Amba. Les faibles valeurs de QR supposeraient d’une part un

développement microbien important induit lors de la mesure de la respiration induite par

substrat (RIS) et d’autre part aux conditions environnementales du milieu comme l’acidité

(pH, Al) qui affecteraient l’activité des micro-organismes (respiration basale) (Mbonigaba,

2007).

Par ailleurs, comparaison faite avec les résultats sur les trois sites, on peut remarquer que pour

les mêmes traitements les valeurs de RIS sont nettement supérieures à celles de RB et les

valeurs du quotient d’activation respiratoire QR sont < 0,3 (tableau 22) considérées comme

seuil des caractéristiques des sols pollués (ISO-17155, 2002). Le QR est légèrement supérieur

dans les champs témoins et amendés aux engrais minéraux NPK. Dans les champs aux

composts, QR diminue et RIS induit une augmentation de l’activité respiratoire suite à l’ajout

dans le milieu réactionnel des nutriments riches en N, P (sulfate d’ammonium,

dihydrogénophosphate de potassium), et en présence de la disponibilité du carbone

facilement métabolisable (glucose). Dans ces conditions, les micro-organismes acquièrent

donc des nutriments nécessaires pour leur développement et survie qui se traduisent par une

augmentation de l’activité respiratoire. On note également que l’activité respiratoire des

micro-organismes dépend de la disponibilité du carbone métabolisable, de l’azote et du


phosphore disponible (Cleveland et al., 2002; Ilstedt et al., 2003; Ilstedt et Singh, 2005; Tekhay

et al., 2006). Ces deux derniers seraient des facteurs limitants pour la respiration basale.

Le qCO2 (quotient métabolique) est utilisé comme un bioindicateur de perturbation ou de

développement favorable des micro-organismes dans leur écosystème qui reflète l’efficacité

d’utilisation de carbone organique (Dinesh et al., 2010). Le quotient métabolique a également

augmenté dans les champs amendés aux composts à Balume, au Mont Amba et à Kimwenza

les valeurs trouvées sont inférieures à celles d’engrais minéraux NPK. En plus, les valeurs de

qCO2 sont relativement supérieures aux valeurs de départ (tableau 14). L’accroissement de

qCO2 est souvent lié au stress qui peut s’expliquer par le changement du substrat (nutriments

disponibles dans les composts, exigences d’entretien, etc.) utilisé par la population

microbienne restée inchangée et/ou par la modification de la composition (structure) de la

communauté microbienne par apport exogène de composts, en plus des perturbations

intervenues dans les échantillons des sols avant analyse (Dilly et al., 2005; Insam et al., 1996;

Ros et al., 2006b; Mbonigaba, 2007).

6.3.3 Carbone facilement métabolisable

Les résultats de l’évolution de la fraction du carbone facilement métabolisable (Cfm), indice de

la qualité du carbone sont présentés par les graphiques de la figure 30 et le tableau 23. Ces

graphiques font ressortir une augmentation systématique du taux de Cfm induite par les

traitements à base des composts de biodéchets ménagers sur les différents sites. Leur

supériorité est nette par rapport aux apports d’engrais minéraux NPK dans les sites

concernés.

L’ANOVA à un facteur contrôlé pour les données de la dernière campagne (annexes 4.46-

4.48) montre qu’il existe effectivement des différences très hautement significatives (p <

0,001) entre les traitements sur les trois sites de l’étude. La comparaison des moyennes à la

dernière saison révèle que les traitements à base des composts occupent les classes des

moyennes supérieures par rapport à celles des parcelles constituées d’engrais minéraux NPK

et des témoins. A Kimwenza et à Balume, on observe quatre classes symbolisées par les

lettres a, b, c et d; tandis qu’au Mont Amba on observe cinq classes a, b, c, d et e (figure 30,

tableau 23). Les teneurs observées pour chaque campagne varient dans l’ordre supérieur de

Balume par rapport aux deux autres sites pour les mêmes doses des composts. Les niveaux

atteints sont proportionnels au niveau du carbone organique total avant tout traitement dans

les sols des trois sites.

En fin d’essais, les taux du Cfm obtenu à l’état initial ont été multipliés par les facteurs 3,05 à

4,86 à Kimwenza; 2,99 à 4,80 au Mont Amba et 2,47 à 3,72 à Balume pour les traitements à

base des composts de biodéchets ménagers. Les traitements aux composts ont induit une

augmentation de 319,33 à 600,58 mg.kg-1 à Kimwenza; de 344,65 à 658,4 mg.kg-1 au Mont


F=83,26; P<0,001

F= 142,03; P<0,001

F=76,72; P <0,001



Figure 30. Evolution du carbone facilement métabolisable (Cfm) dans le sol en fonction des


d

b

a a

c c

50,00

200,00

350,00

500,00

650,00

800,00

950,00

1100,00

1 2 3 4 5

Cfm

(µ

g C

.g-1

sol

sec

)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

e

c

b a

d d

50,00

200,00

350,00

500,00

650,00

800,00

950,00

1100,00

1 2 3 4 5

Cfm

(µ

g C

.g-1

sol

sce

)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b

a a

c c

50,00 200,00 350,00 500,00 650,00 800,00 950,00

1100,00

1 2 3 4 5

Cfm

(µ

g C

.g-1

sol

sec

)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


Amba; et de 429,97 à 796,22 mg.kg-1 à Balume. Cependant, les traitements à base d’engrais

minéraux NPK ont induit une perte du Cfm d’au moins 30,42 mg.kg-1 à Kimwenza contre 17,6

au Mont Amaba et 66,81 à Balume. Par contre, sans amendement, le sol a perdu 35,14 % du

Cfm à Kimwenza; 32,07 % au Mont Amba et 30,10 % à Balume à la fin de l’expérimentation.

L’augmentation du taux de carbone facilement métabolisable constaté suite aux apports

continus (quatre fois en deux années culturales) de matières organiques (composts) dans les

différents sites de l’étude concorde avec ce qu’ont rapporté plusieurs auteurs (Mze, 2008;

Mbonigaba, 2007; Pérez-de-Mora et al., 2005; Tejada et al., 2006ab ; Tejada et al, 2008ab, etc.).

Ainsi, la disponibilité de matières organiques stimule la croissance des micro-organismes qui

jouent un rôle important dans la décomposition de matières organiques fournissant ainsi aux

plantes les éléments nutritionnels nécessaires.

Les proportions du Cfm comme composante du carbone organique total (Cfm/COT, tableau

22) à la fin des essais sont globalement supérieures dans les champs fertilisés que ceux de

l’état initial.

Si la respiration induite par substrat vise à apprécier l’efficacité des micro-organismes du sol à

dégrader la matière organique dans les conditions nutritionnelles optimisées, la détermination

du carbone facilement assimilable obtenue par la mesure de DBO5, vise pour sa part à évaluer

la fraction du carbone du sol que les micro-organismes peuvent métaboliser en un temps

donné et sous des conditions d’incubation précise. Et le rapport Cfm/COT du tableau 22

renseigne également sur la qualité du substrat organique du sol tout autant que le quotient

microbien (QR) et la respiration spécifique (qCO2). Globalement, le rapport Cfm/COT pour

les données de la dernière campagne a augmenté dans les parcelles amendées.

6.3.4 Activités enzymatiques

6.3.4.1 Activité de la phosphatase acide

Les résultats de l’évolution de l’activité de la monophosphoestérase acide (APA) sont indiqués

par les graphiques de la figure 31 et le tableau 23 qui présentent les résultats moyens à la fin

des essais.

On constate sur les courbes de la figure 31 que les différentes doses des composts et d’engrais

minéraux NPK induisent une augmentation de l’activité de la monophosphoestérase acide sur

les trois sites. Sous le traitement T3, l’intensité de l’activité enregistrée sur les trois sites, passe

de 0,24 à 0,45 µmol p-NP.g-1.h-1 de sol sec à Kimwenza; de 0,32 à 0,53 µmol p-NP.g-1.h-1 de

sol sec au Mont Amba et de 0,50 à 0,88 µmol p-NP.g-1.h-1 de sol sec à Balume. Cependant, les

doses T2 et T3 des composts de biodéchets; et les doses d’engrais minéraux NPK ne

montrent pas des différences entre elles pour l’activité du monophosphoestérease acide sur

les trois sites. Pour les parcelles témoins, leurs activités enzymatiques de la phosphatase acide


F=19,38; P<0,001

F=18,53; P<0,001

F=17,55; P <0,001



Figure 31. Evolution de l'activité enzymatique de l'acide monophosphoestérase (APA) dans le

sol en fonction des traitements sur les trois sites au cours des quatre saisons culturales.

d

b

a a

bc bc

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1 2 3 4 5 AP

A (

µm

ol p

-NP

.g-1.h

-1 s

ol s

ec)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b

a a

bc bc

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1 2 3 4 5 AP

A (

µm

ol p

-NP

.g-1.h

-1 s

ol s

ec)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

bc

ab

a

cd cd

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1 2 3 4 5

AP

A (

µm

ol p

-NP

.g-1.h

-1 s

ol s

ec)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


ont légèrement baissé dans tous les sites. La relation dose des composts et activité de la

phosphatase à la fin de l’expérimentation indiquent (figure b, annexe 5), une relation

significative au seuil de 5 % selon la corrélation de Pearson.

Il ressort de l’ANOVA à un facteur contrôlé relative aux données de la dernière saison

culturale (annexes 4.49-4.51) qu’il existe pour les trois sites, des différences hautement

significatives (p<0,001) entre les traitements quant à leurs effets sur l’activité de la

monophosphoéstérase acide. Le test de comparaison des moyennes montre que les

traitements T2 et T3 forment le groupe à moyennes supérieures sur les trois sites par rapport

aux autres. Ainsi, on distingue quatre groupes de moyennes à Kimwenza et Mont Amba

symbolisé par les lettres a, b, bc et d; et cinq groupes à Balume symbolisés par les lettres a, ab,

bc, cd et d à la dernière saison de l’expérimentation (figure 31, tableau 23).

La phosphatase joue un rôle important dans la minéralisation du phosphore organique qui

détermine la dynamique du phosphore dans le sol. L’augmentation de la teneur en phosphore

assimilable observée sur les trois sites dans les champs amendés en composts résulterait de

l’hydrolyse des phosphates organiques en ions libres (PO4-3) grâce à l’activité de la

phosphatase, plus particulièrement de la monophosphoestérase acide (Mbonigaba, 2007;

Gobat et al., 1998 ; Tejada et al., 2009ab). Les résultats de l’étude montrent que l’activité de la

monophosphoestérase acide a augmenté dans les parcelles aux composts que dans celles

amendées aux NPK dans les trois sites.

L’augmentation de la phosphatase s’expliquerait aussi par l’accroissement de la biomasse

microbienne en termes de taille et de la structure de la population d’une part, par le

développement végétal d’autre part et aussi par le changement avec les propriétés chimiques

et physiques du sol (Tejada et al., 2009b; Monkiedje et al., 2006). Ceci est important,

spécialement dans les zones à risque de désertification et des zones où la perte de sol est un

réel problème.

Cette augmentation serait imputée au développement végétal résultant de l’apport des

éléments N, P, K solubles (Masto et al., 2006; Kanchikerimath et Sing, 2001; Grego et al.,

2003; Shaw et Burns, 2006 ; Mbonigaba, 2007) essentiels pour les plantes (effet rhizosphère)

mais aussi des micro-organismes stimulés par le NPK.

Enfin, l’effet des composts sur l’activité enzymatique a fait l’objet de plusieurs études dont les

résultats sont parfois contradictoires (Pérez-de-Mora et al., 2006; Tejada et al., 2006a; Tejada et

Gonzalez, 2006; etc.).

Les enzymes de sols sont étudiés jusqu’à présent à travers des essais d’incubation dans les

laboratoires, sous des conditions différentes de leur environnement naturel, ce qui est à

l’origine de controverse dans l’interprétation des résultats; d’où l’intérêt de toujours tenir

compte de la nature du compost, du type de sol à amender, du type de culture et des


conditions expérimentales dans l’appréciation des données fournies par la littérature

(Mbonigaba, 2007; Tejada et al., 2006a).

6.3.4.2 Activité de l’uréase non tamponnée et tamponnée

Les graphiques des figures 32 et 33 illustrent l’évolution de l’activité de l’uréase non

tamponnée (AUnt) et tamponnée (AUt) pendant les quatre périodes d’échantillonnage en

fonction des traitements apportés dans les trois sites. L’activité de l’uréase augmente en

fonction des doses des composts apportés sur les trois sites.

Et entre les trois sites, les activités de l’uréase non tamponnée et tamponnée enregistrées à la

fin des essais varient comme au début de l’expérimentation, dans l’ordre de Balume > Mont

Amba > Kimwenza pour un même traitement.

Concernant, l’uréase non tamponnée, son activité a augmenté d’un facteur de 4, 3 et 2,78

respectivement à Kimwenza, Mont Amba et Balume avec la plus grande dose de traitement

(T3) à la fin des essais par rapport de l’état initial. Les activités observées dans les parcelles

témoins par contre, ont baissé de plus ou moins - 23 % et - 14,15 % respectivement à

Kimwenza-Mont Amba et Balume. Des différences significatives sont montrées par l’analyse

de la variance contrôlée à un facteur (annexes 4.52-4.54) pour tous les sites. On distingue cinq

classes symbolisées par les lettres a, b, c, d et e à Kimwenza; quatre classes a, b, c et d au Mont

Amba; et à Balume (figure 32, tableau 23).

Et pour l’uréase tamponnée, son activité a été multipliée par le facteur de ± 3,5 à Kimwenza

et Mont Amba; et par 3 à Balume à la fin des essais avec la plus grande dose des composts de

biodéchets (T3). Les champs témoins ont induit une baisse de l’intensité des activités de

l’uréase tamponnée de - 1,45; - 4,13 µg N-NH4.g-1.2h-1 respectivement au Mont Amba,

Balume et une légère hausse de 1,46 à Kimwenza. Pour les traitements constitués d’engrais

minéraux NPK, les valeurs de AUt sont passés de 15,42 à ± 28,38 µg N-NH4.g-1.2h-1 de sol

sec à Kimwenza; de 17,82 à ± 28,34 µg N-NH4.g-1.2h-1 de sol sec au Mont Amba; et de 22,93

à 34,76 µg N-NH4.g-1.2h-1 de sol sec à Balume. L’analyse de la variance à un facteur contrôlé

montre que les différences entre traitements mis en jeu sont très hautement significatives (p <

0,001) au Mont Amaba et à Balume et significative (p < 0,05) à Kimwenza. Les classes des

moyennes supérieures sont constituées par les différentes doses des composts et sont

symbolisées par les lettres a et c à Kimwenza; a, b et c au Mont Amba; et Balume. Les témoins

sur chaque site forment une classe extrême à part de faibles valeurs symbolisées par la lettre e

à Kimwenza, au Mont Amba et à Balume (figure 33, tableau 23).

L’augmentation de la biomasse constatée sur différents sites fait également augmenter les

activités de l’uréase; et est aussi probablement conditionnée par un bon couvert végétal dû à

des bonnes conditions de croissance végétale (disponibilité des éléments nutritifs et stabilité

structurale des sols). Ceci confirme, l’existence d’un lien direct entre l’apport en compost et la


F=159,80; P<0,001

F=139,15; P<0,001

F= 183,87; P <0,001



Figure 32. Evolution de l'activité enzymatique uréase non tamponnée (AUnt) dans le sol en

fonction des traitements sur les trois sites au cours des quatre saisons culturales.

e

c

b a

d d

3,5

8,5

13,5

18,5

23,5

28,5

33,5

38,5

1 2 3 4 5 AU

nt (µg

N.g

-1. 2h-1

so

l se

c)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b

a a

c c

3,5

8,5

13,5

18,5

23,5

28,5

33,5

38,5

1 2 3 4 5 AU

nt (µg

N.g

-1. 2h-1

sol

sec

)

Mont Amba

T0 T1 T2 T3 T4 T5

d

b

a a

c c

3,5

8,5

13,5

18,5

23,5

28,5

33,5

38,5

1 2 3 4 5

AU

nt (µg

N.g

-1.2

h-1 so

l se

c)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


F=72,09; P<0,001

F=184,27; P<0,001

F= 261,94; P <0,001



Figure 33. Evolution de l'activité enzymatique uréase tamponnée (AUt) dans le sol en

fonction des traitements sur les trois sites au cours des quatre saisons culturales.

e

c

b a

d d

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5

AU

t (µ

g N

.g-1.2

h-1

sol s

ec)

Kimwenza

T0 T1 T2 T3 T4 T5

e

c

b

a

d d

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5 AU

t (µg

N.g

-1.2

h-1 s

ol s

ec)

Mont Amba

T0 T1 T3 T3 T4 T5

e

c

b

a

d d

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5 AU

t (µ

g N

.g-1.2

h-1 so

l se

c)

Balume

T0 T1 T2 T3 T4 T5


stimulation de l’activité des micro-organismes. Tejada et al. (2006ab) avaient trouvé une

augmentation de l’activité de l’uréase après l’application des divers déchets organiques.

Enfin, la stimulation des activités enzymatiques suggère dans les sols traités que les

amendements utilisés ne contenaient pas des substances toxiques pour la croissance des

micro-organismes. Sous d’autres conditions, les enzymes contrecarrent toute action inhibitrice

des composés toxiques (Tejada et al., 2009b).

Et les activités enzymatiques à la fin de l’expérimentation étaient plus élevées que de la

troisième, deuxième et première saison culturale, respectivement, due de l’effet résiduel de la

matière organique apportée au sol dans différents sites.

6.3.5 Corrélations entre paramètres biochimiques

L’augmentation de la biomasse microbienne affecte positivement la respiratoire du sol et les

activités enzymatiques observées dans les sols des différents sites (tableaux 24). Plusieurs

auteurs ont repporté que l’apport des amendements organiques, activait les micro-organismes

pour produire les enzymes liées au cycle des éléments nutritifs les plus importants.

L’augmentation de l’activité de ces enzymes a été proportionnelle aux doses des composts

appliquées. Ainsi, les corrélations entre paramètres microbiologiques choisis observées sont

représentées par leurs coefficients dans le tableau 24 et en annexe (tableaux 4.67- 4.69). Dans

cette étude, la respiration basale (RB) est corrélée très hautement significative avec la

biomasse microbienne mesurée par le carbone microbien (0,751 à Kimwenza, 0,944 au Mont

Amba et 0,975 à Balume). De même, les indicateurs biologiques, carbone microbien (Cmic) et

respiration basale (RB) sont fortement corrélés aux activités enzymatiques prises en compte

(APA, AUnt) dans l’ensemble de l’étude et pour les trois sites. Les corrélations positives

significatives (p < 0,05) et très hautement significatives (p < 0,001) ont été également

observées pour les paramètres de la biomasse microbienne et les composantes de la matière

organique. Le carbone (COT) par exemple est corrélé très hautement significative au carbone

microbien (0,888) à Kimwenza, (0,907) au Mont Amba et (0,925) à Balume. Il est également

hautement significative corrélé au RB (0,759) à Kimwenza et très hautement significative au

Mont Amba (0,924) et à Balume (0,939). Les activités enzymatiques (APA, AUnt) sont de

même corrélées de manière très hautement significatives avec le COT. Des fortes corrélations

ont été également rapportées par plusieurs études, dont celles de Mbonigaba (2007), Ros et al.

(2006b), Borken et al. (2002), N’Dayegamiye et al. (2005), etc. Ces résultats confirment

l’existence d’un lien direct entre l’apport des composts et la stimulation de l’activité des

micro-organismes. Ils apportent les nutriments et le carbone comme source d’énergie pour les

micro-organismes.


Tableau 22. Proportions entre les formes microbiennes et totales du carbone, de l'azote total,

du carbone facilement métabolisable comme composante du carbone organique total; et le

quotient d'activation respiratoire (QR) et le quotient métabolique (qCO2) en fonction des

traitements pour les données moyennes de la dernière saison culturale sur les trois sites.

Kimwenza

Cmic/COT Nmic/Ntot Cfm/COT Cmic/Nmic QR qCO2

Traitements …..……………..…%..........................…… mg C-CO2.g-1.Cmic.-1.h-1

T0 0,53 (0,09)

1,24 (0,04)

4,58 (0,65)

2,66 (0,42)

0,17 (0,04)

2,71 (0,53)

T1 0,59 (0,02)

1,16 (0,05)

5,27 (0,54)

5,72 (0,93)

0,14 (0,01)

2,74 (0,14)

T2 0,50 (0,06)

1,25 (0,29)

5,36 (0,86)

5,37 (0,30)

0,11 (0,00)

2,68 (0,49)

T3 0,47 (0,02)

1,24 (0,25)

5,37 (0,36)

4,84 (0,50)

0,12 (0,01)

2,69 (0,26)

T4 0,46 (0,04)

1,37 (0,15)

3,53 (0,48)

2,98 (0,19)

0,17 (0,02)

3,39 (0,44)

T5 0,41 (0,01)

1,44 (0,23)

3,56 (0,27)

2,87 (0,48)

0,16 (0,01)

3,40

CV (%) 11,20 7,27 17,30 31,09 15,45 11,07 Mont Amba

T0 0,55 (0,10)

0,76 (0,14)

8,53 (1,43)

2,51 (0,04)

0,13 (0,05)

1,78 (0,20)

T1 0,52 (0,05)

1,55 (0,27)

4,58 (0,23)

4,21 (0,51)

0,11 (0,02)

2,27 (0,20)

T2 0,51 (0,07)

1,46 (0,17)

4,40 (0,44)

5,09 (0,16)

0,15 (0,03)

3,14 (0,10)

T3 0,47 (0,08)

1,50 (0,19)

4,27 (0,57)

4,67 (0,49)

0,12 (0,01)

2,66 (0,20)

T4 0,65 (0,17)

1,33 (0,31)

4,10 (0,67)

2,88 (0,52)

0,14 (0,03)

2,21 (0,41)

T5 0,60 (0,11)

1,11 (0,06)

5,20 (1,24)

3,27 (0,08)

0,16 (0,03)

2,22 (0,41)

CV (%) 10,97 21,30 29,68 25,10 12,67 17,80 Balume

T0 0,57 (0,02)

1,22 (0,11)

4,41 (0,39)

2,70 (0,08)

0,10 (0,02)

1,97 (0,36)

T1 0,45 (0,07)

1,43 (0,22)

4,55 (0,71)

3,60 (0,57)

0,06 (0,00)

2,72 (0,05)

T2 0,42 (0,08)

1,83 (0,46)

3,94 (0,60)

3,72 (0,70)

0,06 (0,00)

2,96 (0,03)

T3 0,40 (0,06)

1,68 (0,13)

3,77 (0,35)

3,67 (0,19)

0,07 (0,01)

3,29 (0,14)

T4 0,56 (0,03)

1,21 (0,11)

4,38 (0,05)

3,00 (0,23)

0,07 (0,01)

2,33 (0,29)

T5 0,60 (0,12)

1,34 (0,28)

4,09 (0,75)

2,87 (0,13)

0,07 (0,01)

2,40 (0,49)

CV (%) 15,52 15,74 6,59 12,77 21,60 16,69

Cmic : carbone microbien, COT : carbone organique total, Nmic : azote microbien, Ntot : azote total, RB : respiration basale, RIS : respiration induite par substrat, QR : quotient d’activation respiratoire, Cfm : carbone facilement métabolisable, qCO2 : quotient métabolique. Chiffre () : écart-type.

Tableau 23. Comparaison des moyennes à la quatrième saison des paramètres biologiques en fonction des traitements appliqués dans les sites de Kimwenza, Mont Amba et Balume.

Kimwenza

Cmic Nmic Cfm RB RIS AUnt AUt APA

…..………mg.kg-1…………….. …..µg CO2.g-1.h-1…… ..µg N-NH4.g-1.2h-1…. µmol p-NP.g-1.h-1

T0 17,09 (2,25) d 3,73 (0,06) d 100,97 (08,49) d 0,17 (0,02) d 1,01 (0,02) d 5,04 (0,16) e 16,88 (2,31) e 0,22 (0,04) d T1 48,83 (2,48) b 9,27 (0,91) b 475,00 (51,15) b 0,49 (0,09) b 3,38 (0,09) b 11,29 (0,96) c 35,37 (4,31) c 0,36 (0,03) b T2 67,19 (7,05) a 12,53 (0,71) a 725,00 (22,27) a 0,66 (0,05) a 5,79 (0,39) a 22,45 (1,85) b 50,34 (2,87) b 0,43 (0,03) a T3 73,00 (2,15) a 13,60 (0,51) a 756,25 (25,41) a 0,72 (0,04) a 6,04 (0,12) a 26,31 (1,33) a 54,97 (1,19) a 0,45 (0,04) a T4 24,14 (1,93) c 6,83 (0,77) c 125,25 (10,10) c 0,30 (0,03) c 1,78 (0,04) c 7,11 (0,37) d 27,11 (1,17) d 0,32 (0,04) bc T5 25,71 (1,36) c 7,21 (1,17) bc 135,06 (8,71) c 0,32 (0,03) c 1,95 (0,13) c 7,65 (0,26) d 29,65 (1,40) d 0,33 (0,05) bc

CV (%) 51,04 38,34 72,62 44,75 59,00 66,83 40,58 24,46 Mont Amba

T0 26,02 (1,80) d 3,05 (0,57) d 117,76 (10,45) e 0,17 (0,03) d 1,32 (0,36) cd 9,04 (1,06)d 16,37 (0,47) e 0,30 (0,04) d T1 63,72 (3,18) b 13,91 (0,51) b 518,00 (48,39) c 0,53 (0,07) b 4,62 (0,36) b 26,95 (2,51) b 39,29 (2,61) c 0,43 (0,06) b T2 77,31 (5,89) a 17,57 (0,83) a 768,15 (21,38) b 0,89 (0,05) a 5,76 (0,82) b 32,56 (1,54) a 54,99 (2,03) b 0,53 (0,03) a T3 83,11 (9,61) a 19,47 (1,15) a 831,75 (33,94) a 0,81 (0,03) a 6,89 (0,15) a 35,56 (1,77) a 60,62 (2,13) a 0,53 (0,02) a T4 38,20 (5,60) c 9,31 (0,71) c 155,75 (14,59) d 0,31 (0,01) c 2,16 (0,48) c 20,41 (0,75) c 27,00 (1,51) d 0,42 (0,06) bc T5 40,52 (3,03) c 7,79 (0,80) c 170,06 (11,15) d 0,33 (0,04) c 2,07 (0,45) c 21,91 (0,80) c 29,67 (1,21) d 0,42 (0,06) bc

CV (%) 38,67 48,16 60,20 52,39 54,62 39,12 44,98 19,94 Balume

T0 43,01 (3,23) d 9,76 (0,12) d 204,82 (7,85) d 0,31 (0,03) e 3,07 (0,15) d 11,35 (0,34) d 18,80 (0,46) e 0,48 (0,05) d T1 91,22 (5,79) b 20,06 (2,43) b 723,00 (52,14) b 0,91 (0,07) c 16,27 (0,11) b 27,48 (0,68) b 41,12 (1,22) c 0,65 (0,08) bc T2 115,04 (5,48) a 29,20 (3,00) a 1024,50 (49,65) a 1,25 (0,07) b 20,44 (2,16) a 35,38 (0,82) a 58,57 (2,18) b 0,77 (0,04) ab T3 120,21 (9,83) a 31,87 (1,37) a 1089,25 (31,90) a 1,45 (0,06) a 21,76 (0,83) a 36,66 (0,51) a 65,78 (1,39) a 0,88 (0,07) a T4 58,52 (5,43) c 13,36 (0,57) c 245,75 (14,93) c 0,50 (0,05) d 7,49 (0,64) c 19,26 (0,60) c 34,76 (2,74) d 0,55 (0,03) cd T5 60,35 (9,26) c 14,74 (0,82) c 226,49 (10,90) c 0,53 (0,02) d 7,56 (0,58) c 19,97 (0,58) c 34,76 (0,39) d 0,56 (0,04) cd

CV (%) 36,08 41,27 64,44 50,38 55,49 39,75 40,72 18,17

Les moyennes suivies de lettres différentes au sein d’une colonne sont différentes au niveau p < 0,05, chiffre () : écart-type.

Cmic : carbone microbien, Nmic : azote microbien, RB : respiration basale, RIS : respiration induite par substrat, QR : quotient d’activation respiratoire, Cfm : carbone facilement métabolisable, AUnt : activité de l’uréase non tamponnée, AUt : activité de l’uréase tamponnée, APA : activité de la monophosphoestérase acide, qCO2 : quotient métabolique.

-126-

Partie ex

périmentale

ex

périmentale


Tableau 24. Corrélations entre paramètres microbiologiques et avec quelques paramètres physico-chimiques et chimiques choisis pour les sites de Kimwenza, Mont Amba et Balume. Kimwenza

pH COT Ntot Ptot Cmic RB APA AUnt

Cmic 0,824 0,888 0,799 0,923 1,000 RB 0,607 0,759 0,525 0,764 0,751 1,000 APA 0,924 0,954 0,751 0,948 0,890 0,734 1,000 AUnt 0,846 0,975 0,823 0,964 0,851 0,783 0,922 1,000

Mont Amba


Cmic 0,952 0,907 0,847 0,948 1,000 RB 0,966 0,924 0,911 0,939 0,944 1,000 APA 0,951 0,894 0,875 0,894 0,874 0,937 1,000 AUnt 0,969 0,918 0,920 0,942 0,913 0,925 0,906 1,000

Balume


Cmic 0,943 0,925 0,796 0,929 1,000

RB 0,972 0,937 0,868 0,969 0,975 1,000

APA 0,952 0,915 0,936 0,967 0,873 0,912 1,000

AUnt 0,989 0,943 0,909 0,988 0,949 0,971 0,950 1,000

COT : carbone organique total, Ntot : azote total, Ptot : phosphore total, Cmic : carbone microbien, RB : respiration basale, AUnt : activité de l’uréase non tamponnée, APA : activité de la monophosphoestérase acide.


Les résultats montrent que tous les indicateurs microbiologiques de la fertilité des sols sont

améliorés (augmentés) avec l’apport des composts de biodéchets ménagers. Ils ont été

affectés positivement dans les quatre saisons culturales en deux années d’expérimentation, les

effets sont proportionnels aux doses apportées et les différences entre traitements utilisés

sont significatives pour les différents paramètres retenus. Dans les parcelles témoins, on

assiste à une tendance à la diminution.

Pour les champs fertilisés avec les fumures organiques et dans la moindre mesure aux engrais

minéraux NPK, la disponibilité des nutriments aurait probablement joué un rôle capital dans

le développement de la biomasse microbienne, l’augmentation des intensités respiratoires et la

production des activités enzymatiques. De même, l’incorporation des micro-organismes

endogènes aux matières organiques des composts apportés et les sécrétions racinaires dans la

rhizosphère ont aussi contribué à l’influence globale des matières apportées. Pour les parcelles

aux engrais minéraux, l’augmentation de l’activité microbienne occasionne une perte de la

matière organique et du carbone facilement biodégradable.

Entre les trois sites de l’étude, l’amplitude des réponses des indicateurs microbiologiques aux

apports organiques varie dans l’ensemble dans l’ordre de Balume > Mont Amba >

Kimwenza, ce qui implique l’effet pédologique sur l’activité de la biomasse microbienne.


Il a été établi que les traitements qui améliorent les comportements des indicateurs chimiques

de la fertilité des sols ont aussi affecté le comportement des indicateurs microbiologiques et

vice versa. Des apports fréquents des amendements organiques sont donc nécessaires pour

améliorer de façon durable les propriétés du sol à défaut de disposer des engrais minéraux

généralement coûteux. Donc, il est possible de mettre en place une politique de gestion de

sols acides sableux fragiles des zones humides tropicales qui assure à la fois leur conservation

et une agriculture soutenue, durable. Enfin, la réaction des cultures aux fertilisants organiques

et leur efficience font l’objet du dernier chapitre.

Efficience des composts BDM sur les rendements des cultures -129-

Chapitre 7. Efficience des composts de biodéchets ménagers sur les rendements des cultures

7.1 Introduction

Compte tenu de la production insuffisante des principales cultures, le besoin se fait sentir

d’informations susceptibles de permettre l’amélioration de la production agricole en

République Démocratique du Congo en général, et dans la région de Kinshasa en particulier.

Parmi les facteurs pouvant expliquer les faibles rendements des cultures figurent les

limitations imposées par les sols ou leur gestion. Il s’agit de la dégradation des sols, due à

l’appauvrissement en matière organique et en azote, l’acidité à cause des effets habituels

d’accompagnement (toxicité aluminique et manganique) et la déficience en nutriments. Ces

facteurs sont connus de tous comme étant à la base de la chute de productivité des sols

agricoles d’Afrique tropicale (Oguntoyinbo et al., 1991; Hassan et al., 2007).

Donc, la connaissance des facteurs limitants est un préalable important dans la recherche

d’une efficacité agronomique, économique et environnementale de la production agricole.

Cette dernière recommande une utilisation et une gestion des sols basés sur des diagnostics

fiables (Mvondo et al., 2003). Il est particulièrement important d’identifier les carences des

sols et les besoins des cultures en éléments nutritifs. Cette information est nécessaire pour

des recommandations judicieuses de fertilisants. Or, dans la région de Kinshasa où les

systèmes culturaux sont de plus en plus intensifs pour faire face à la croissante

démographique, les recommandations de fertilisation sont inexistantes ou aléatoires. C’est le

cas notamment dans le Plateau des Batéké et à Kimwenza, où se concentre la quasi-totalité

des activités agricoles de la Province de Kinshasa.

Les études conduites en milieu naturel et en serre (laboratoire) ont montré que les ressources

locales comme les déchets organiques et les roches naturelles, appliquées aux sols tropicaux

pauvres et acides peuvent fournir les éléments nutritifs nécessaires pour l’alimentation et la

croissance des plantes et par conséquent, accroître le rendement des plantes cultivées (Bado

et Hien, 1998; Voundi, 1998; Kanyankogote et al., 2005; Theodoro et Leonardos, 2006;

Mbonigaba, 2007; Mze, 2008; Koy, 2009; Ruganzu, 2009; Kochi et al., 2010). Les

investigations menées aux chapitres précédents ont montré par ailleurs qu’appliqués aux

arenoferralsols (ou sols ferrallitiques) de la région de Kinshasa, les composts de biodéchets par

leurs contenus variés en humus (matières organiques), en éléments minéraux et micro-

organismes, améliorent significativement les propriétés chimiques et biologiques des sols. Ils

peuvent constituer des amendements précieux et bon marché, et soulager tant soit peu les

petits paysans et les fermiers de Kinshasa souvent incapables de faire face au coût de

l’application régulière des intrants chimiques hydrosolubles (qui seuls ne peuvent corriger de

manière efficace les contraintes des sols acides à long terme). Ces matériaux sont

actuellement disponibles en quantités réduites et à faible prix à Kinshasa, et ils seront


disponibles en plus grande quantité dès qu’un système de valorisation des déchets organiques

par compostage sera mis en place. A cet effet, il s’avère indispensable d’avoir des

informations concernant la réponse des plantes suite à l’utilisation directe de ces matériaux

comme amendements dans les sols acides tropicaux.

L’objectif poursuivi dans ce chapitre est d’apprécier l’influence des apports en matières

organiques des composts sur l’évolution les rendements de quelques plantes cultivées et sur

l’évolution de ces rendements au cours de quatre saisons culturales et d’évaluer ainsi

l’efficience agronomique des amendements appliqués. Un essai agronomique a été mis en

place afin de déterminer les réponses du soja, de l’arachide et de l’oseille aux fumures

organiques des composts de biodéchets ménagers à court terme en deux années, soit quatre

saisons culturales. Les déterminations concernaient particulièrement, les effets des

amendements sur le rendement de la partie utile des plantes utilisées (biomasse aérienne ou

graines). Par exemple, l’introduction du soja dans la région de Kinshasa, où les contraintes

climatiques et édaphiques sont connues, est récente. Elle participe à la stratégie régionale de

diversification des productions agricoles afin de lutter contre la malnutrition infantile, de faire

face à la croissance démographique, de trouver une source d’azote «naturelle» et d’accroître

le pouvoir économique des paysans.


Pour mieux apprécier l’effet des composts utilisés sur la productivité des sols des trois sites

de notre étude, trois cultures ont été choisies dont les détails, les itinéraires techniques suivis

et la procédure utilisée pour les traitements des résultats sont décrits au chapitre 3.

7.3 Présentation et discussion des résultats

7.3.1 Rendement des cultures

Les rendements moyens du soja, de l’arachide et de l’oseille à la quatrième saison culturale

sont consignés dans le tableau 25 et les rendements au cours de chacune des quatre saisons

culturales pour les trois sites figurent dans le tableau de l’annexe 6.1. Les graphiques des

figures 34, 35 et 36 présentent l’évolution des rendements relatifs de chaque culture dans

chaque site.

On constate que les rendements respectifs des cultures sans aucune fertilisation dans les trois

sites baissent au cours des saisons culturales successives. Par contre, dans les champs

amendés par les composts de biodéchets ménagers et par les fertilisants minéraux (NPK), les

rendements en graines d’arachide, en graines de soja et en biomasse de l’oseille ont augmenté.

Les augmentations sont fonction des doses apportées en matières organiques des composts

BDM et des doses d’engrais minéraux NPK.


Tableau 25. Comparaison des moyennes des rendements à la quatrième saison pour chaque plante-test utilisée et pour les traitements appliqués sur les 3 sites.


Oseille Arachide Soja Oseille Arachide Soja Oseille Arachide Soja

Tr Rdt (t.ha-1 MS) Rdt (t.ha-1 MS) Rdt (t.ha-1 MS)

T0 0,25 (0,01) e

0,14 (0,02) e

0,20 (0,02) e

0,53 (0,06) e

0,17 (0,07) d

0,22 (0,01) e

0,60 (0,07) d

0,36 (0,04) e

0,26 (0,03) e

T1 0,71 (0,05) cd

0,79 (0,09) b

0,95 (0,03) cd

0,92 (0,03) b

0,87 (0,03) b

1,19 (0,08) bc

1,01 (0,07) b

1,07 (0,25) c

1,23 (0,13) c

T2 1,01 (0,11) ab

1,04 (0,16) ab

1,21 (0,11) b

1,12 (0,07) a

1,28 (0,07) a

1,38 (0,13) ab

1,17 (0,03) a

1,35 (0,12) ab

1,45 (0,07) b

T3 1,21 (0,09) a

1,14 (0,05) a

1,41 (0,03) a

1,20 (0,06) a

1,42 (0,09) a

1,58 (0,10) a

1,28 (0,07) a

1,55 (0,10) a

1,70 (0,15) a

T4 0,70 (0,04) cd

0,69 (0,04) cd

0,85 (0,06) cd

0,73 (0,03) cd

0,63 (0,01) c

0,97 (0,05) d

0,85 (0,10) dc

0,75 (0,11) cd

0,88 (0,06) d

T5 0,82 (0,07) bc

0,77 (0,05) bc

1,09 (0,14) bc

0,81 (0,09) bc

0,83 (0,03) b

1,05 (0,07) cd

0,99 (0,06) c

1,06 (0,20) c

1,10 (0,10) cd

CV (%) 44,02 46,40 41,54 22,20 52,11 44,11 45,84 41,51 24,42

Les moyennes suivies des lettres différentes au sein d’une colonne sont différents au niveau p<0,05 et le chiffre () : écart-

type. T0 : témoin; T1 : 20 t.ha-1; T2 : 40 t.ha-1; T3 : 60 t.ha-1 de compost; et T4 : 100 kg.ha-1; T5 : 200 kg.ha-1 de

NPK.

Quant aux engrais minéraux NPK, leurs apports en éléments fertilisants étant très limités en

azote (12-24 kg N/ha/saison culturale), en phosphore (08-16 kg P2O5/ha/saison culturale) et

en potassium (18-36 kg K2O/ha/saison culturale); il parait difficile de les comparer avec les

composts (tableau 26). Cependant, on note un effet positif sur les rendements.

Tableau 26. Apport moyen par traitement et types d’amendements d'éléments fertilisants N, P2O5 et K2O par saison culturale.

N P2O5 K2O

kg N/ha MS kg P2O5/ha MS kg K2O/ha MS

T0 0 0 0

T1 299 (AC1) - 245 (AC2) 62 74 (AC1) - 67 (AC2) T2 599 (AC1) - 491 (AC2) 125 146 (AC1) - 134 (AC2) T3 898 (AC1) -736 (AC2) 187 223 (AC1) - 201 (AC2) T4 12 08 18

T5 24 16 36

T0 : témoin; T1 : 20 t.ha-1; T2 : 40 t.ha-1; T3 : 60 t.ha-1 de compost; et T4 : 100 kg.ha-1; T5 : 200 kg.ha-1 de

NPK, AC1 : première anneé culturale et AC2 : deuxième année culturale.

L’ANOVA à un facteur contrôlé effectuée sur les rendements en fin d’expérimentation

révèle une différence très significative (p < 0,001; annexes 4.58-4.66) entre les traitements.

A la dernière saison, par rapport au témoin sans amendement, les rendements obtenus en

graines de soja dans les parcelles amendées aux composts de biodéchets ménagers avec la

dose T3 (60 t. ha-1 MB) sont multipliés par un facteur de 5,68; 5,27 et 5,36 respectivement à

Kimwenza, Mont Amba et Balume. Les rendements suivent l’ordre croissant de Balume >


Mont Amba > Kimwenza à la même dose depuis la première saison culturale. La diminution

des rendements en graines de soja dans les champs non amendés après quatre saisons

culturales atteint 21 % à Balume; 24 % au Mont Amba; et 20 % à Kimwenza.

Les tests de comparaison des moyennes effectués sur les données de la dernière saison

culturale (tableau 25) mettent en évidence cinq classes des moyennes à Kimwenza (a, b, bc,

cd, e) et Balume (a, b, c, cd, e); le traitement T2 et T3 constituent un groupe de moyenne élevée;

et six classes au Mont Amba (a, ab, bc, cd, d, e).

La faible production des sols témoins peut être attribuée aux facteurs caractéristiques des sols

acides : pH acide, toxicité Al et Mg, déficiences en nutriments (Ca, Mg, P, K, B et Zn)

(Fageria, 1994). Le soja est une culture très sensible à l’acidité qui limite la production des

nodules dépendant de l’activité microbienne favorisée par la fixation symbiotique de l’azote

(Anetor et Akrinrinde, 2006 in Koy, 2009). Selon Koy (2009), l’accroissement de nodulation

par fixation symbiotique de l’azote (disponibilité et alimentation de l’azote) par les plantes de

soja contribuerait à relever considérablement le rendement. A propos des engrais minéraux,

notons que leur effet positif ne peut être attribué ici qu’aux éléments P et K apportés, l’azote

ayant vraisemblablement était que très peu utilisé dans le cas de cette légumineuse dont on a

constaté la bonne capacité fixatrice par l’existence de nodosités actives. Les léguminueses,

comme n’importe qu’elle autre plante, utilise aussi bien l’azote du sol et des engrais que

l’azote provenant de leur association symbiotique (Danso et Eskew, 1984). La quantité

d’azote fixé par une légumineuse dépend, de l’environnement, des caractéristiques génétiques

des bactéries et de la plantes hôtes.

En culture d’arachide, les rendements en graines obtenus en fin d’expérimentation ont

occasionné une hausse équivalant au rendement moyen du témoin (T0) multiplié par un

facteur de 3,15; 4,00; 3,28; 2,78 et 3,00; respectivement pour les traitements T1 (20 t.ha-1), T2

(40 t.ha-1), T3 (60 t.ha-1), T4 (NPK, 100 kg.ha-1) et T5 (NPK, 200 kg.ha-1) à Kimwenza. Pour

le Mont Amba, le rendement a été multiplié par les facteurs 3,38; 4,52; 5,69; 2,47 et 3,33;

respectivement pour les traitements T1, T2, T3, T4 et T5. A Balume, les facteurs

suivants 2,25; 2,71; 3,08; 1,81 et 2,13 pour les mêmes traitements ont été observés.

Pour les trois sites, en rapport avec le rendement en graines de l’arachide, l’ANOVA relative

à la quatrième saison culturale, montre qu’il existe des différences significatives (tableau 25)

entre les traitements appliqués.

Les résultats du test de comparaison des moyennes (p < 0,05) des rendements sur les

différents sites à la même période (annexe 4.61-4.63), montrent que le témoin forme un

groupe à part représenté par la lettre e à Kimwenza et Balume et par la lettre d au Mont

Amba. Les traitements à base d’engrais NPK forment un groupe intermédiaire et les

traitements aux composts constituent le groupe a ou ab pour le T2 et T3; et T1 b ou c.


Globalement, on note qautre groupes (a, b, ab, c) dans le site du Mont Amba, cinq groupes (a,

ab, c, cd, e) dans le site de Balume et six groupes (a, b, ab, bc, cd, et e) dans le site de Kimwenza.

Quant à la culture de l’oseille, à la fin des essais, les apports organiques ont induit les

rendements en biomasse équivalant aux rendements moyens des témoins multipliés par les

facteurs de 1,81; 2,38 et 2,89 à Kimwenza; de 1,33; 1,61 et 1,68 au Mont Amba; et de 1,13;

1,36 et 1,45 à Balume pour les traitements respectivement T1, T2 et T3. Avec les traitements

à base d’engrais minéraux NPK, il a été multiplié par un facteur de ± 1,16 à Balume; 1,13 au

Mont Amba; et 1,74 à Kimwenza. Les baisses enregistrées avec les témoins sont de 37,8 % à

Kimwenza; 9 % au Mont Amba et 16,7 % à Balume à la quatrième saison culturale.

L’ANOVA à un facteur contrôlé à la fin des essais (annexe 4.58-4.60) montre qu’il existe des

différences très hautement significatives (p < 0,001) entre les traitements considérés vis-à-vis

de leurs effets sur le rendement en biomasse de l’oseille. Le test de comparaison des

moyennes met en évidence la supériorité des traitements T2 et T3 sur les autres. Les

traitements T2 &T3 forment la même classe de moyenne a au Mont Amba et à Balume

(tableau 25).

Globalement, dans l’ensemble de sites étudiés et pour toutes les cultures, les rendements

observés dans les parcelles amendées en matières organiques se révèlent supérieurs à ceux du

milieu habituel. Les systèmes de production sont en général du type traditionnel (faible usage

ou absence d’intrants, faible densité de semis, trop d’associations culturales, mauvais

entretien du terrain, etc.). Les rendements des témoins sont comparables aux rendements

moyens obtenus en culture traditionnelle. Le rendement moyen dans la région est de ± 0,9

t.ha-1 pour le soja et de ± 1,2 t.ha-1 pour l’arachide en milieu contrôlé (SENASEM, 2008). Il

ressort également des résultats obtenus que les apports en composts tout comme les

fertilisants minéraux NPK ont influencé positivement les rendements des différents plants-

test utilisés. Et entre les trois sites, les rendements des différentes cultures évoluent dans

l’ordre de Balume > Mont Amba > Kimwenza. Cela résulterait des conditions physiques,

chimiques et biologiques du sol qui sont meilleures à Balume qu’au Mont Amba et à

Kimwenza.

Lorsqu’on examine les rendements relatifs moyens (par rapport au témoin T0) au cours de

l’expérimentation (figures 34-36), on constate que les apports répétés de matières organiques

des composts de biodéchets ménagers et d’engrais minéraux NPK ont tendance à améliorer

les rendements en graines de soja, de l’arachide et de la biomasse de l’oseille dans tous les

sites. L’effet des fertilisants minéraux a été beaucoup plus marqué sur les 2 sites de

Kimwenza et du Mont Amba (moins fertiles) que celui de Balume. Entre cultures, les

rendements relatifs sont élevés en cultures de soja suivi de la culture de l’arachide et enfin de

la culture de l’oseille. Généralement, les sols pourvus en nutriments réagissent efficacement

aux apports externes des éléments nutritifs et la réponse des cultures est relativement grande


(Mze, 2008; N’Dayegamiye et al., 2005; Deblay, 2006). Dans le cadre de notre étude, les doses

élevées d’engrais minéraux NPK (> 200 kg.ha-1 de 12-08-18) sont nécessaires pour obtenir

les rendements importants. Mais pour limiter l’usage d’engrais minéraux aux doses plus

élevées, les doses d’au moins (≥) 40 t.ha-1 MB (soit 24 t.ha-1 MS) pourraient suffire pour

atteindre des rendements optimums. Cette dose T2 (40 t.ha-1 MB) donne des rendements qui

ne sont pas significativement différents de 60 t.ha-1 MB (tableau 25). Dans bien des cas, les

rendements obtenus avec les engrais minéraux (100 et 200 kg.ha-1) ne sont pas différents de

ceux des parcelles traitées avec 20 t.ha-1 (MB) des composts de biodéchets ménagers. Ainsi

donc, pour maintenir ou accroître la productivité des sols, il est nécessaire d’y apporter des

matières organiques, si possible à fortes doses, sinon en petites quantités avec un

complément d’engrais minéraux. L’apport d’engrais minéraux seuls ne peut pas maintenir à

long terme la productivité des sols à cause du lessivage et de la dégradation des propriétés des

sols (Alvarez, 2005; Nyiranez et al., 2009 in N’Dayegamiye et Drapeau, 2009; Deblay, 2006;

Mbonigaba, 2007).

Les baisses des rendements relatifs à la dernière saison culturale (figures 34-36) par rapport

au témoin (T0) sont élevées au Mont Amba en culture de l’arachide (41,4%) puis à

Kimwenza en culture de l’oseille (37,8%) et au Mont Amba en culture de soja (26,3%). Pour

les parcelles témoins, l’absence d’apports organiques s’accompagne d’une perte en matières

organiques et en nutriments, d’une acidification des sols, d’une réduction de la biomasse et de

l’activité microbienne, d’une insolubilisation du phosphore qui ensemble contribuent à la

baisse sensible des rendements des cultures (Deblay, 2006). Il n’ya pas eu d’effet symbiotique

perceptible chez les témoins (T0).



kg/ha de NPK; & 1, 2, 3, 4 = saison culturale.

Figure 34. Evolution du rendement relatif en biomasse de l'oseille en fonction des

traitements appliqués sur les sites de Kimwenza, du Mont Amba et de Balume.

0

50

100

150

200

250

300

0 1 2 3 4 5

Rdt

R (

%)

en b

iom

asse

de

l'ose

ille

Saison culturale à Kimwenza

T0

T1

T2

T3

T4

T5

0

50

100

150

200

250

300

0 1 2 3 4 5

Rdt

R (

%)

en b

iom

asse

de

l'ose

ille

Saison culturale au Mont Amba

T0

T1

T2

T3

T4

T5

0

50

100

150

200

250

300

0 1 2 3 4 5

Rdt

R (

%)

en b

iom

asse

de

l'ose

ille

Saison culturale à Balume

T0

T1

T2

T3

T4

T5




Figure 35. Evolution du rendement relatif en graines d'arachide en fonction des traitements

appliqués sur les sites de Kimwenza, du Mont Amba et de Balume.

0

100

200

300

400

500

600

0 1 2 3 4 5

Rdt

R (

%)

en g

rain

es d

e l'a

rach

ide


T0

T1

T2

T3

T4

T5

0

100

200

300

400

500

600

0 1 2 3 4 5

Rdt

R (

%)

en g

rain

es d

e l'a

rach

ide

Saison cultutale au Mont Amba

T0

T1

T2

T3

T4

T5

0

100

200

300

400

500

600

0 1 2 3 4 5

Rdt

R (

%)

en g

rain

ses

de l'a

rach

ide


T0

T1

T2

T3

T4

T5




Figure 36. Evolution du rendement relatif en graines de soja en fonction des traitements

appliqués sur les sites de Kimwenza, du Mont Amba et de Balume.

0

100

200

300

400

500

600

0 1 2 3 4 5

Rdt

R (

%)

en g

rain

es d

e so

ja


T0

T1

T2

T3

T4

T5

0

100

200

300

400

500

600

0 1 2 3 4 5

Rdt

R (

%)

en g

rian

es d

e so

ja

Saison culturale au Mont Amba

T0

T1

T2

T3

T4

T5

0

100

200

300

400

500

600

0 1 2 3 4 5

Rdt

R (

%)

en g

rain

es d

e so

ja


T0

T1

T2

T3

T4

T5


7.3.2 Efficience agronomique des amendements apportés

Le tableau 27 présente les résultats de l’évolution de l’efficience agronomique sur chaque

culture dans les 3 sites au cours de l’expérimentation tandis que la figure 37 présente la

moyenne des quatre saisons culturales pour les amendements organiques. Seul, le rendement

en produit récolté ou utile (graines ou biomasse) est pris en compte.

L’efficience agronomique (EA) représente le rendement physique de la culture engendrée par

l’apport de l’engrais (fertilisant), elle se calcule suivant l’équation ci-dessous et s’exprime en

kg MS/kg d’engrais apporté.

EA = efficience agronomique de l’engrais, R(e)= rendement de l’engrais, R(t)= rendement

du témoin sans engrais et Q(e) = Quantité d’engrais apportée.

Tableau 27. Efficience agronomique (Ea) des composts BDM (en kg MS/t ) au cours des saisons culturales en fonction des cultures et traitements à Kimwenza, au Mont Amba et à Balume.


T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3

Culture SC ..…....kg/t…..… .….… kg/t……. ….….kg/t….…

SC1 5,0 (1,4)

11,9 (4,3)

11,2 (4,1)

1,0 (0,3)

9,9 (6,3)

5,3 (2,6)

3,3 (0,4)

3,9 (0,2)

3,9 (0,2)

SC2 15,9 (4,6)

16,3 (3,6)

14,8 (4,9)

6,9 (1,8)

10,7 (1,9)

7,2 (0,9)

8,4 (1,3)

7,4 (1,2)

5,8 (0,7)

Oseille SC3 19,0 (3,7)

19,9 (4,8)

16,6 (5,6)

11,4 (0,2)

11,8 (0,7)

8,7 (0,4)

12,4 (3,0)

8,5 (1,0)

7,3 (0,4)

SC4 24,8 (4,4)

20,0 (2,7)

17,1 (5,8)

16,1 (0,3)

14,6 (0,4)

10,9 (0,8)

17,4 (1,3)

12,4 (0,4)

8,6 (1,6)

SC1 25,3 (3,2)

14,7 (0,8)

10,6 (1,7)

35,5 (1,9)

23,6 (3,9)

22,6 (0,1)

12,6 (8,8)

9,9 (4,1)

9,7 (3,9)

SC2 29,6 (1,3)

19,5 (0,8)

14,4 (0,6)

35,6 (3,6)

26,1 (2,0)

26,1 (0,3)

25,1 (9,4)

15,3 (4,3)

12,6 (2,3)

Arachide SC3 28,1 (1,9)

15,7 (4,6)

14,9 (0,3)

36,4 (3,0)

25,4 (2,5)

25,0 (1,1)

27,8 (4,4)

18,8 (1,6)

15,4 (0,9)

SC4 33,6 (0,6)

23,4 (0,4)

17,6 (0,4)

40,9 (4,3)

29,8 (0,6)

26,7 (0,2)

34,6 (3,7)

23,7 (1,3)

19,2 (0,5)

SC1 11,4 (3,3)

24,4 (2,6)

22,3 (2,1)

38,2 (1,9)

22,7 (4,2)

28,5 (0,1)

9,3 (1,3)

22,5 (4,1)

16,4 (2,0)

SC2 21,8 (1,5)

21,0 (2,5)

24,7 (0,9)

48,6 (7,2)

28,2 (4,2)

30,1 (1,8)

18,9 (4,0)

26,2 (1,9)

19,8 (2,6)

Soja SC3 27,7 (3,9)

29,3 (3,9)

23,2 (1,6)

47,3 (1,8)

29,0 (3,8)

27,5 (1,0)

27,0 (1,5)

28,1 (2,1)

21,1 (2,3)

SC4 35,3 (2,7)

32,1 (2,1)

25,5 (1,2)

54,2 (2,4)

33,0 (2,7)

29,3 (0,2)

39,0 (0,6)

32,6 (0,6)

25,1 (1,1)

T1 (20 t.ha-1 MB, CBDM), T2 (40 t.ha-1 MB, CBDM), T3 (60 t.ha-1 MB, CBDM), SC (saison culturale), chiffre () :

écart-type.


T1 : 20 t.ha-1 MB; T2 :40 t.ha-1 MB; T3 : 60 t.ha-1 MB; EA : efficience agronomique des amendements; CBDM : composts des biodéchets ménagers.

Figure 37. Efficience agronomique des différents traitements et cultures à la fin de

l'expérimentation sur les 3 sites de Kimwenza, Mont Amba et Balume.

35,3

54,2

39

32,1 33 32,6

25,5 29,3

25,1


EA

(k

g gr

aine

s t-

1 a

men

dem

ent

CB

DM

)

Culture de soja

T1 T2 T3

33,6

40,9

34,6

23,4

29,8

23,7

17,6

26,7

19,2


EA

(k

g gr

aine

s t-

1 a

men

dem

ent

CB

DM

)

Culture d'arachide

T1 T2 T3

24,8

16,1 17,4

20

14,6 12,4

17,1

10,9 8,6


EA

(k

g bi

omas

se -

1 a

men

dem

ent

CB

DM

)

Culture d'oseille

T1 T2 T3


Il ressort des résultats des tableaux 27 et 28 que, pour tout amendement apporté, l’efficience

agronomique des amendements aux différents traitements augmente au cours des saisons

culturales dans tous les sites quelle que soit la culture considérée. Les fluctuations

saisonnières affectant les rendements des cultures, elles affectent également l’efficience

agronomique déterminée à partir des rendements culturaux des amendements. Aussi, plus la

dose d’amendements augmente plus l’efficience agronomique tend à diminuer. Concernant

les amendements organiques, les résultats indiquent que leurs effets ne sont pas liés aux

seules concentrations des éléments nutritifs dans les sols des sites étudiés.

Par contre, les engrais minéraux ont une efficience agronomique plus grande parce que leurs

éléments sont disponibles et facilement absorbés par les cultures (tableau 28). La faible

efficience agronomique des amendements organiques est probablement attribuée à la

décomposition lente de ces derniers pour la mise à disposition des éléments nutritifs dans le

sol. La matière organique joue un rôle important dans le sol, s’avère favorable à la croissance

des micro-organismes qui induisent une activation de la solubilisation des éléments nutritifs.

Les éléments nutritifs rendus suffisamment disponibles au fil du temps dans le sol sont

efficacement utilisés par les plantes cultivées.

Dans le cas de notre étude, le traitement de 60 t.ha-1 MB (ou 36 t.ha-1 MS) donne les meilleurs

rendements. Ce traitement a une efficience agronomique faible. Par contre, la dose de 20 t.ha-

1 MB (soit 12 t.ha-1 MS) est beaucoup plus efficiente que 40 ou 60 t.ha-1 MB. Ces résultats

(tableau 26 et figure 37) montrent l’intérêt et la nécessité en cas de faibles disponibilités en

matières organiques d’utiliser des doses faibles. Ceci confirme les études de Mbonigaba

(2007), Mze (2008), Duprat-Invernizzi et al. (2006), etc. qui préconisent l’usage des petites

quantités des composts en culture de légume de salade, blé, choux, maïs, pomme de terre,

etc. Globalement, les doses variaient de 10-20 t.ha-1 du compost frais en culture de blé

(Duprat-Invernizzi et al., 2006), 5-10 t.ha-1 MS (fumier de ferme et compost) en culture de

maïs et pomme de terre (Mze, 2008), < 10 t.ha-1 MS de compost des végétaux en culture de

choux, haricot (Mbonigaba, 2007), etc. Des doses des composts de 10 - 25 t.ha-1 MS en

culture de soja, 25 – 30 t.ha-1 MS en culture des petits pois, 30 - 40 t.ha-1 MS en culture de

manioc, 15 - 20 t.ha-1 MS en culture d’igname ont été préférés par Nyabyenda (2005) au

Rwanda.


Tableau 28. Efficience agronomique (EA) des engrais minéraux NPK au cours des saisons culturales en fonction des traitements et cultures dans les trois sites de Kimwenza, au Mont Amba et à Balume en kg MS/t NPK.


T4 T5 T4 T5 T4 T5

Culture SC ..…....kg/t…..… ….. kg/t……… ….….kg/t….…

SC1 - - - - - 217 (103)

SC2 650 (041)

983 (066)

- - 450 (082)

392 (123)

Oseille SC3 1479 (016)

1422 (048)

267 (015)

308 (286)

900 (179)

772 (404)

SC4 2200 (094)

1720 (077)

550 (462)

583 (260)

1300 (184)

1013 (107)

SC1 1867 (492)

1016 (201)

1266 (776)

2133 (592)

867 (206)

600 (367)

SC2 2533 (459)

1483 (120)

2183 (085)

2108 (185)

2100 (255)

1150 (361)

Arachide SC3 2977 (278)

1728 (91)

2744 (382)

2338 (286)

2622 (351)

1517 (365)

SC4 3608 (241)

2079 (068)

3250 (124)

2579 (083)

2942 (504)

2012 (274)

SC1 2100 (245)

1900 (000)

1800 (081)

2366 (125)

700 (082)

1250 (147)

SC2 3117 (062)

2450 (082)

2450 (552)

2916 (062)

1383 (473)

1575 (162)

Soja SC3 3644 (042)

2750 (119)

3400 (368)

3233 (157)

2322 (235)

2256 (042)

SC4 4368 (143)

3138 (027)

4417 (429)

3458 (083)

3216 (509)

2738 (097)

T4 (100 kg.ha-1, NPK), T5 (200 kg.ha-1, NPK), SC (saison culturale), chiffre () : écart-type.

Par conséquent, pour une fertilisation agronomique efficiente, et dans des conditions de

pénurie de matière organique les doses ≤ 20 t.ha-1 MB des composts BDM par saison

culturale (≤ 12 t.ha-1 MS) suffiraient. Le choix de l’application doit être guidé par la

disponibilité des matériaux et des moyens financiers mais, aussi de la surface des sols à traiter.

Un apport concomitant d’engrais chimiques, même à faible dose, par exemple 200 kg.ha-1 de

notre engrais (12-08-18), accroîtrait la productivité. Pour une agriculture soutenable, il serait

judicieux de considérer comme complémentaires les engrais minéraux (NPK) et les

amendements organiques (CBDM). Il serait réaliste d’utiliser de petites quantités de N soit

400 kg.ha-1 d’engrais 12-08-18 ou mieux à partir d’un engrais présentant un équilibre NPK

plus adapté et ≤ 12 t.ha-1 MS (20 t.ha-1 MB) des composts BDM pour favoriser la restitution

de la matière organique et des éléments minéraux au sol. Du fait de l’augmentation des

rendements, donc aussi de l’augmentation des résidus végétaux réincorporés au sol (racines,

tiges, feuilles, gousses, …), celui-ci verrait ses teneurs en MO augmenter progressivement à

long terme. Les études ont montré que les fumures minérales et organiques devaient être


intiment liées dans les sols pauvres par l’intermédiaire des restitutions organiques dont

l’importance dépend des rendements dans la restauration du cycle de la fertilité des sols

(restitution et économie de la matière organique). L’objectif serait d’éviter l’utilisation des

doses élevées (fortes) d’engrais minéraux pas toujours disponibles ni bon marché en mettant

l’accent sur l’utilisation des amendements organiques en fonction de leurs disponibilités en

termes de ressource, de temps et de moyens.

7.3.3 Efficience agronomique des éléments fertilisants

Les résultats de l’efficience des éléments fertilisants sont présentés dans les tableaux 29-30 et

concernent les trois éléments majeurs l’azote (N), le phosphore (P2O5) et le potassium (K2O) à

la fin de l’expérimentation dans les trois sites. Les tableaux 6.2, 6.3 et 6.4 de l’annexe 6

donnent l’évolution de l’efficience agronomique apparente (EAE) des éléments fertilisants

pour les quatre saisons culturales dans les trois sites. Exprimés en kg MS.kg-1 de l’élément, ils

ont été calculés à partir du rendement total de la biomasse de l’oseille ou du rendement en

graines de l’arachide et du soja pour chaque traitement (tableau 25) et de la quantité de

l’élément apportée par saison (tableau 26) suivant l’équation ci-dessous.

EAE= efficience agronomique de l’élément fertilisant, R(f)= rendement du fertilisant, R(t)=

rendement du témoin sans ce fertilisant et Q(e.f)= quantité de l’élément fertilisant appliqué.

Des tableaux de l’annexe 6 (6.2 – 6.4), on constate que l’efficience agronomique apparente des

éléments fertilisants (N, P2O5, K2O) augmente généralement au cours des saisons culturales sur

tous les sites. De même, les traitements à faibles doses sont plus efficients que les traitements à

fortes doses quel que soit le type d’amendement considéré (tableaux 29 et 30) c'est-à-dire le

traitement T1 pour les composts et T4 pour les engrais minéraux. Entre les différentes cultures

les valeurs sont faibles en cultures d’oseille pour chaque élément et dans chaque site.

Généralement, les valeurs obtenues à la quatrième saison sont plus élevées. Elles se situent

pour l’azote (N) entre 1,15 à 1,99 kg MS.kg-1; 0,76 à 2,57 kg MS.kg-1; 0,82 à 1,85 kg MS.kg-1

respectivement à Kimwenza, Mont Amba et Balume; pour le phosphore (P2O5) entre 5,04 à

7,35 kg MS.kg-1 à Kimwenza, 3,35 à 11,29 kg MS.kg-1 au Mont Amba et 3,62 à 10,84 kg MS.kg-1

à Balume; et pour le potassium (K2O) entre 4,43 à 6,16 kg MS.kg-1 à Kimwenza, 2,94 à 9,93 au

Mont Amba et 3,18 à 7,15 à Balume pour l’ensemble des cultures avec les composts (tableau

29). Elles sont beaucoup plus importantes en fertilisation minérale (NPK) (tableau 30), pour

l’azote (N) entre 18,40 – 36,35 kg MS.kg-1 à Kimwenza, entre 4,58 - 36,81 kg MS.kg-1 au Mont

Amba et 10,69 - 26,81 kg MS.kg-1 à Balume ; pour le phosphore (P2O5) entre 27,60 - 54,58 kg

MS.kg-1 à Kimwenza, 6,87 - 55,21 kg MS.kg-1 au Mont Amba et 16,04 – 40,21 kg MS.kg-1 à

Balume; et pour le potassium (K2O) entre 12,27 - 24,26 kg MS.kg-1 à Kimwenza, entre 3,06 -

24,54 kg MS.kg-1 au Mont Amba et 7,13 - 17,87 kg MS.kg-1 à Balume.


Tableau 29. Efficience agronomique apparente des éléments fertilisants (N, P2O5, K2O) contenus dans les composts en kg MS.kg-1 de l’élément, à la quatrième saison à Kimwenza, au Mont Amba et à Balume.


N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O Culture Tr ..…....kg MS/kg…..… .….…kg MS/kg……. ….….kg MS/kg….…

T1 1,15 (0,17)

5,04 (0,76)

4,43 (0,67)

0,76 (0,02)

3,35 (0,07)

2,94 (0,06)

0,82 (0,06)

3,62 (0,28)

3,18 (0,24)

T2 0,95 (0,13)

4,17 (0,58)

3,70 (0,51)

0,69 (0,02)

3,04 (0,08)

2,69 (0,07)

0,59 (0,02)

2,59 (0,08)

2,29 (0,07)

Oseille T3 0,86 (0,04)

3,77 (0,17)

3,31 (0,15)

0,52 (0,04)

2,77 (0,17)

1,99 (0,15)

0,47 (0,01)

2,05 (0,05)

1,80 (0,04)

T1 1,99 (0,03)

6,99 (0,13)

6,15 (0,12)

1,94 (0,20)

8,51 (0,90)

7,48 (0,79)

1,64 (0,18)

7,20 (0,78)

6,34 (0,69)

T2 1,11 (0,03)

4,87 (0,13)

4,32 (0,12)

1,41 (0,03)

6,20 (0,12)

5,49 (0,11)

1,12 (0,06)

4,93 (0,28)

4,37 (0,24)

Arachide T3 0,83 (0,02)

3,66 (0,08)

3,22 (0,07)

1,25 (0,01)

5,57 (0,04)

4,89 (0,04)

0,91 (0,02)

4,00 (0,11)

3,51 (0,09)

T1 1,68 (0,13)

7,35 (0,57)

6,16 (0,48)

2,57 (0,11)

11,29 (0,50)

9,93 (0,44)

1,85 (0,03)

10,84 (0,15)

7,15 (0,10)

T2 1,52 (0,10)

6,69 (0,43)

5,68 (0,36)

1,56 (0,13)

6,87 (0,55)

8,00 (0,64)

1,54 (0,03)

6,79 (0,12)

6,01 (0,10)

Soja T3 1,21 (0,06)

5,31 (0,23)

4,43 (0,21)

1,39 (0,01)

6,11 (0,04)

5,36 (0,04)

1,19 (0,05)

5,23 (0,23)

4,59 (0,20)

Tr (traitement), T1 (20 t.ha-1 MB, CBDM), T2 (40 t.ha-1 MB, CBDM), T3 (60 t.ha-1 MB, CBDM), chifrre () : écart-

type.

Entre les trois éléments, on observe que l’utilisation du phosphore (P2O5) est plus efficient par

rapport au potassium (K2O) et à l’azote (N) (tableau 29) dans le cas des traitements avec les

composts. Le constat similaire a été observé par Mbonigaba (2007) avec les composts de

végétaux et Ruganzu (2009) avec les biomasses végétales fraîches en culture de maïs au

Rwanda. En fertilisation minérale (NPK), le phosphore (P2O5) s’est aussi montré plus efficiente

que l’azote (N) et le potassium (K2O) (tableau 30).

Lorsqu’on considère les résultats à la fin de l’expérimentation, on constate que l’efficience des

éléments fertilisants obtenue par l’utilisation des fertilisants minéraux est largement supérieure à

celle obtenue avec les fertilisants organiques. La faible valeur observée d’efficience

agronomique d’éléments fertilisants pour les composts est probablement attribué à sa

minéralisation lente pour fournir les éléments minéraux aux sols et aux cultures comme dit plus

haut. Et entre les sites, les valeurs sont plus élevées à Kimwenza et au Mont Amba qu’à

Balume. La différence entre les sites peut s’expliquer par leurs caractéristiques physico-

chimiques et biologiques initiales plus faibles (chap 5). Les sites de Kimwenza et Mont Amba

pauvres au départ laissent apparaître des efficiences plus élevées que le site de Balume.


Tableau 30. Efficience agronomique apparente des éléments fertilisants (N, P2O5, K2O) contenus dans les engrais minéraux NPK en kg MS.kg-1 de l’élément, à la quatrième saison à Kimwenza, au Mont Amba et à Balume.


N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O Culture Tr ..…....kg MS/kg…..… .….…kg MS/kg……. ….….kg MS/kg….…

Oseille T4 18,40 (0,87)

27,60 (1,31)

12,27 (0,58)

4,58 (1,10)

6,87 (5,78)

3,06 (2,57)

10,69 (3,67)

16,04 (5,50)

7,13 (2,44)

T5 14,55 (0,69)

21,82 (1,04)

9,71 (0,46)

4,86 (2,17)

7,29 (1,25)

3,24 (1,45)

8,40 (0,50)

12,66 (0,80)

5,63 (0,35)

Arachide T4 30,07 (2,02)

45,10 (3,02)

20,05 (1,34)

27,08 (1,02)

40,63 (1,55)

18,19 (0,69)

24,51 (4,20)

36,77 (6,30)

16,4 (2,80)

T5 17,33 (0,57)

25,94 (0,85)

11,53 (0,38)

21,49 (0,69)

32,24 (1,09)

14,33 (0,46)

16,77 (2,28)

25,16 (3,43)

11,20 (1,50)

Soja T4 36,35 (1,19)

54,58 (1,79)

24,26 (0,80)

36,81 (3,57)

55,21 (5,36)

24,54 (2,38)

26,67 (0,49)

40,21 (0,74)

17,87 (0,33)

T5 26,15 (0,23)

39,22 (0,34)

17,43 (0,15)

28,82 (0,69)

43,23 (1,04)

19,21 (0,46)

22,95 (0,01)

34,43 (0,01)

15,30 (0,54)

Tr (traitement), T4 (100 kg.ha-1, NPK) et T5 (200 kg.ha-1, NPK), chiffres () : écart-type.

De ces résultats, il apparait clairement que le phosphore (P2O5) est l’élément le plus limitant de

la production agricole, en deuxième lieu vient le potassium (K2O) puis l’azote des sols des sites

étudiés dans le cas des traitements aux composts (T1, T2, T3). Le fait que la proportion de

phosphore assimilable dans le sol est plus étroitement liée aux propriétés intrinsèques des sols

qu’à celles des composts (Traoré, 1998) et que seul 0,04 à 0,07 % du phosphore des composts

(Garcia et al., 1992) peut être disponible pourraient expliquer cela. L’emploi d’un engrais

phosphaté soluble reste la meilleure alternative pour accroître à court terme la disponibilité du

phosphore dans les sols à fort pouvoir fixateur avec comme conséquence l’accroissement des

rendements. Les corrélations sont significatives entre le phosphore et les rendements des

cultures (annexes 4.67- 4.69) qui confirme la contribution efficace du phosphore à la nutrition

des cultures. Pour les traitements aux engrais minéraux (NPK), le phosphore est aussi l’élément

le plus limitant suivi de l’azote dû à de faibles quantités apportés de N (12-24 kg N/ha/saison

culturale) par l’engrais et puis du potassium. Concernant l’azote, la réponse des cultures est liée

à sa disponibilité immédiate qui est aussi essentielle pour les plantes. C’est le cas pour les

fertilisants minéraux. Pour les composts, leur taux de minéralisation étant faible, soit 6 % des

apports par les composts (Gabrielle et al., 2005), la faible valeur fertilisante azotée contribue

plutôt à l’entretien de la matière organique des sols (Houot et al., 2004). D’autre part

l’assimilation rapide de l’azote des engrais minéraux par les cultures peut affecter (court-

circuiter) les autres mécanismes concurrents qui interviennent dans son cycle biogéochimique

normal (immobilisation, etc.) (Recous et al., 1997). Dans ces conditions, selon Mbonigaba

(2007), on nourrit directement la plante seulement dans la mesure où cela ne permet pas un

retour plus élevé en matière organique récoltée au lieu d’approvisionner le sol qui, à son tour,

doit « s’occuper » de la nutrition végétale. Cependant, les plantes légumineuses ont la spécificité


de fixer l’azote de l’air grâce à des bactéries présentes au sein d’organes racinaires (nodosités).

C’est le cas des résultats des tableaux 29 et 30 qui montrent des valeurs élevées d’azote pour la

culture du soja suivi de l’arachide par rapport à la culture d’oseille et pour chaque traitement

dans chaque site. A Kimwenza, l’azote est deux fois plus efficient pour le soja que pour

l’oseille, au Mont Amba 8 fois et à Balume 2,5 fois lorsqu’on considère le traitement T4.

Lorsqu’on examine l’efficience agronomique relative des éléments fertilisants des amendements

organiques par rapport aux amendements minéraux (tableaux 31, 32) à la fin de

l’expérimentation, on constate qu’elle est supérieure avec le traitement T5 (200 kg.ha-1) que T4

(100 kg.ha-1) pour tous les sites. L’efficience agronomique relative de chacun des éléments

fertilisants semble être plus favorable avec le traitement T4 que T5. La valeur la plus élevée de

chaque élément est observée avec le traitement T1 bien que la comparaison s’est faite sur base

des doses d’éléments non équivalentes. L’efficience agronomique relative de l’azote est faible

(≤ 20 %) pour tous les sites et est élevée en culture d’oseille (seule culture non légumineuse).

Ceci indique la supériorité de l’efficacité des éléments lorsqu’ils proviennent des engrais

minéraux solubles. Dans ces conditions, seuls les engrais minéraux peuvent suppléer

immédiatement aux carences. Ces résultats montrent également l’importance d’utiliser les plus

petites quantités d’amendements combinés (organiques et minéraux) pour une meilleure

rentabilité et durabilité.


Tableau 31. Efficience agronomique relative des éléments fertilisants (N, P2O5, K2O) en % à la quatrième saison culturale à Kimwenza, au Mont Amba et Balume par rapport au traitement T4 (100 kg.ha-1 NPK).


N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O

Culture Tr /T4 ………(%)………… …….…(%)………… ………….(%)………….

T1/T4 6,21

(0,65)

18,17

(1,91)

35,96

(3,79)

13,71

(5,56)

40,10

(16,26)

79,36

(32,18)

9,04

(3,92)

26,43

(11,46)

52,30

(22,68)

T2/T4 5,14

(0,48)

15,06

(1,40)

30,01

(2,80)

12,19

(4,73)

35,75

(13,85)

71,20

(27,60)

6,26

(2,28)

18,35

(6,68)

36,57

(13,31)

Oseille T3/T4 4,67

(0,02)

13,65

(0,06)

26,98

(0,12)

9,28

(3,29)

27,03

(9,64)

53,36

(19,36)

5,05

(2,09)

14,80

(6,13)

29,21

(12,10)

T1/T4 5,32

(0,34)

15,56

(0,99)

30,79

(1,96)

7,20

(1,01)

21,05

(2,96)

41,61

(5,85)

6,77

(0,42)

19,80

(1,24)

39,19

(2,46)

T2/T4 3,70

(0,26)

10,85

(0,76)

21,62

(1,56)

5,22

(0,16)

15,28

(0,47)

30,40

(0,94)

4,67

(0,53)

13,68

(1,57)

27,26

(3,12)

Arachide T3/T4 2,78

(0,12)

8,15

(0,36)

16,09

(0,72)

4,69

(0,22)

13,73

(0,63)

27,11

(1,25)

3,81

(0,54)

11,16

(1,58)

22,04

(3,12)

T1/T4 4,62 (0,47)

13,50

(1,37)

25,46

(2,59)

7,09

(1,00)

20,73

(2,93)

41,02

(5,79)

6,92

(0,07)

26,97

(0,28)

40,02

(0,42)

T2/T4 4,19

(0,40)

12,29

(1,18)

23,48

(2,26)

4,25

(0,07)

12,46

(0,21)

32,64

(0,56)

5,76

(0,19)

16,89

(0,56)

33,66

(1,12)

Soja T3/T4 3,33

(0,26)

9,76

(0,77)

18,32

(1,45)

3,81

(0,34)

11,17

(1,01)

22,04

(1,99)

4,45

(0,26)

13,02

(0,77)

30,06

(2,35)

Tableau 32. Efficience agronomique relative moyenne des éléments fertilisants (N, P2O5, K2O) en % à la quatrième saison culturale à Kimwenza, au Mont Amba et Balume par rapport au traitement T5 (200 kg.ha-1 NPK).


N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O

Culture Tr /T5 ………(%)………… …….…(%)………… ………….(%)………….

T1/T5 7,86 (0,85)

23,00 (2,50)

46,16 (9,04)

20,01 (10,14)

58,53 (29,65)

75,23 (32,18)

9,84 (1,28)

29,79 (3,74)

57,55 (9,68)

T2/T5 6,50 (0,63)

19,05 (1,84)

38,47 (7,08)

18,23 (9,51)

53,40 (27,85)

67,80 (12,08)

7,00 (0,41)

20,51 (1,21)

41,05 (2,96)

Oseille T3/T5 5,90 (0,07)

17,29 (0,21)

34,29 (3,16)

13,27 (6,33)

38,86 (18,53)

51,20 (7,33)

5,54 (0,31)

16,23 (0,91)

32,28 (3,35)

T1/T5 9,20 (0,21)

26,91 (0,01)

53,24 (1,20)

9,06 (1,21)

26,51 (3,60)

52,45 (7,12)

9,83 (0,27)

28,74 (0,78)

56,88 (1,53)

T2/T5 6,40 (0,11)

18,75 (0,31)

37,37 (0,62)

6,57 (0,10)

19,25 (0,29)

38,36 (0,58)

6,76 (0,59)

19,82 (1,55)

39,50 (3,10)

Arachide T3/T5 4,82 (0,25)

14,12 (0,73)

27,88 (1,45)

5,91 (0,23)

17,30 (0,68)

34,14 (1,35)

5,52 (0,53)

16,16 (1,73)

31,90 (3,41)

T1/T5 6,41 (0,45)

18,74 (1,31)

35,57 (2,46)

8,94 (0,57)

26,51 (3,60)

51,75 (3,32)

8,08 (0,26)

31,53 (1,01)

46,79 (1,90)

T2/T5 5,82 (0,32)

17,04 (0,94)

32,57 (1,80)

5,42 (0,32)

15,87 (0,29)

41,57 (2,43)

6,74 (0,35)

19,75 (1,03)

39,36 (2,05)

Soja T3/T5 4,63 (0,18)

13,54 (0,52)

25,42 (0,98)

4,83 (0,08)

14,14 (0,24)

27,92 (0,47)

5,20 (0,41)

15,23 (1,19)

30,06 (2,35)

Tr (traitement), T1 (20 t.ha-1 MB, CBDM), T2 (40 t.ha-1 MB, CBDM), T3 (60 t.ha-1 MB, CBDM), T5 (200

kg.ha-1, NPK).



Les rendements des cultures utilisées pour les trois sites ont considérablement augmenté

suite aux apports des différentes doses de composts et d’engrais minéraux NPK. Dans les

trois sites, pour les trois cultures, le rendement baisse si on n’apporte rien (T0). Les

augmentations par rapport aux témoins sont proportionnelles aux quantités apportées dans

chaque parcelle. Les effets du traitement T5 (60 t.ha-1 MB) aux composts BDM donnent les

meilleurs rendements qui ne sont pas significativement différents du traitement T2 (40 t.ha-1

MB). Les apports de la fertilisation minérale, bien que très faibles, ont un effet positif sur les

rendements, et cet effet est croissant en fonction de la dose de l’engrais NPK. Le site de

Balume donne des meilleurs rendements suivi du site de Mont Amba et de Kimwenza.

Dans les champs amendés par les composts, la disponibilisation des éléments nutritifs

majeurs de la matière organique et son effet sur l’acidité ont joué un rôle capital dans

l’augmentation des rendements. L’accroissement du pH et la neutralisation partielle de l’Al

échangeable agiraient indirectement sur le rendement des cultures. La majorité des plantes

ont une productivité réduite dans les sols acides pour des raisons de toxicités aluminique et

manganique, de déficience en cations basiques, de fixation du phosphore, etc. Dans nos

essais, les rendements obtenus dans les champs fertilisés (compost & NPK) sont supérieurs à

ceux enregistrés en culture traditionnelle sans fertilisation. En référence aux rendements

obtenus, les doses des composts ≥ 40 t.ha-1 MB (soit 24 t.ha-1 MS) conviendraient pour

limiter tout recours aux intrants minéraux dans les sols sablonneux de la Province de

Kinshasa qui peut maintenir à long terme la productivité. Mais, du point de vue de

l’efficience agronomique, ce sont les doses ≤ 20 t.ha-1 MB qui seront recommandées pour

une application régulière et à long terme. Cependant, du fait des faibles disponibilités en

composts des éléments disponibles, un complément d’engrais minéraux est à préconiser.

Le phosphore s’est révélé comme étant l’élément limitant suivi du potassium dans la

productivité des sols étudiés amendés aux composts (Kimwenza, Mont Amba, Balume). Une

politique sage de gestion des composts disponibles paraît être la suivante :- utiliser les

composts à doses faibles ou moyennes, de l’ordre de 5 à 20 t.ha-1 MB (10 t.ha-1 par exemple);

- compléter l’apport des composts par un apport d’engrais minéraux de type NPK dont

l’équilibre et la dose optimum sont à rechercher et à adapter pour chaque type de culture et

pour chaque site. L’élément nutritif limitant apparaîtra et sera celui qui déterminera la dose et

la composition d’engrais minéraux qui prend alors toute sa valeur : il est apporté aux doses

adaptées et minimales sur un substrat sol nettement amélioré par le compost dont le rôle

d’amendement est primordial et dont le rôle nutritif pour les plantes est certes important

mais reste insuffisant compte tenu des disponibilités locales. On rejoint bien ici les

constatations des études de Mbonigaba (2007), Mze (2008), Duprat-Invernizzi et al. (2006),


etc. qui préconisent l’usage des petites quantités de compost en culture de légume (salade,

choux, maïs, pomme de terre, etc.).

Le rendement n’est qu’une des composantes pour évaluer les effets des fumures organiques

sur la production agricole. Pour une évaluation complète, il importe aussi d’associer

l’influence des fertilisations sur la qualité des récoltes en particulier via l’analyse des végétaux.

CONCLUSIONS GENERALES ET PERSPECTIVES

Conclusions générales et perspectives -149-

8. Conclusions générales et perspectives

En milieu tropical humide, l’évolution naturelle des sols aboutit le plus souvent à des sols

altérés (sols ferrallitiques), acides et déficients en nutriments. Généralement, dans cet

écosystème caractérisé par de fortes précipitations et des températures élevées, des processus

pédogénétiques favorables à l’altération des minéraux, les mauvaises pratiques agricoles

conduisent à l’acidification des sols qui résulte soit de l’intensification agricole, soit des pertes

des nutriments (cations basiques) par lixiviation, et/ou des exportations des éléments par des

cultures non compensées par les restitutions. Dans certains milieux, la pression

démographique conduit à la mise en culture de terres fragiles et/ou marginales (flancs de

montagnes). La mise en jachère (longue durée) et la culture sur brûlis (perte de matières

organiques) pratiquées traditionnellement sont devenues problématiques dans le cas d’une

intensification de l’agriculture. Ceci conduit à une baisse de la fertilité des sols et par là, à une

diminution de la productivité agricole.

Dans le contexte de la ville de Kinshasa, il nous est apparu opportun de mettre un accent sur

la valorisation de la matière organique des déchets solides ménagers par leur recyclage en

agriculture sous forme de compost. La production des déchets ménagers de cette ville est

estimée à 3,5.103 tonnes /jour (Nzuzi, 2008). Le compost peut constituer une ressource

disponible localement et bon marché. Le recyclage a le double avantage d’une part d’assainir

le milieu citadin, d’accroître les conditions d’hygiène et de réduire les dommages pour

l’environnement, et d’autre part, il constitue un amendement pour fertiliser les sols

permettant d’accroître la production agricole.

L’objectif général de ce travail était d’étudier l’incidence des apports de matières organiques

sous forme de composts de biodéchets ménagers sur les dynamiques des paramètres

chimiques et biologiques des sols sablonneux acides de la Province de Kinshasa en

République Démocratique du Congo, ainsi que leurs impacts sur la productivité agricole. Les

différents résultats obtenus conduisent à formuler les conclusions qui suivent.

L’étude a montré l’importance des amendements organiques disponibles, en l’occurrence le

compost des déchets des ordures ménagères dans l’amélioration de la fertilisation des sols

acides tropicaux de la région de Kinshasa. La mise en place d’un pilote de compostage à petite

échelle et la caractérisation du produit a révélé que le compostage est un mode simple de

traitement des déchets ménagers qui permet une valorisation agricole de ces matières

organiques et une limitation des impacts environnementaux défavorables. Le compost obtenu

possède les caractéristiques requises pour servir d’amendement des sols tropicaux pauvres et

acides. Une étude préliminaire concernant les propriétés et contraintes potentielles à la

productivité des sols de la Province de Kinshasa a indiqué que ces derniers sont

essentiellement sableux, présentent une réaction acide (pH < 5,5) avec une toxicité

aluminique. De plus, ils sont pauvres en matière organique (très faibles teneurs en carbone <

-150- Conclusions générales et prespectives

2 % et azote < 0,1 %) et en nutriments minéraux et possèdent une faible capacité de stockage

en eau et en éléments nutritifs. La faible fertilité chimique, biologique (faible activité) et le

faible potentiel de rétention d’eau se sont avérés comme les principales limitations du

potentiel agronomique de ces sols. Les sols des trois sites de l’étude, Kimwenza, Mont Amba

et Balume, ont été classifiés comme rubiques arenoferralsols (dystriques), indiquant l’uniformité des

conditions de formation des sols de la Province de Kinshasa. Toutefois les valeurs des

paramètres liés à la matière organique (COT & Ntot), au complexe adsorbant, au phosphore

assimilable et les paramètres microbiologiques étudies (Cmin, Nmin, RB, RIS, Cfm, APA, Ut&nt)

sont plus élevés à Balume que dans les deux autres sites Kimwenza, et Mont Amba.

Sur les trois sites, au terme de quatre saisons culturales successives, les apports continus des

composts de biodéchets ménagers ont induit une augmentation du pH de 0,8 à 1,2 unité et

une diminution considérable de l’aluminium échangeable proportionnelles aux doses

appliquées. L’effet des matières organiques sur le pH apparaît comme la principale variable

pouvant expliquer la diminution du taux d’aluminium échangeable dans les différents sites.

Cela est dû à des teneurs élevées en cations basiques, essentiellement le Ca+2 et le Mg+2, la

valeur élevée de CEC et à l’effet tampon des matières organiques des composts. De plus, une

forte corrélation positive a été observée entre le pH et la CEC du sol, indiquant l’intérêt que

présente l’accroissement du pH dans la gestion des sols sablonneux.

Les composts de biodéchets ménagers ont augmenté la biodisponibilité des éléments majeurs

N et P ainsi que la somme des cations basiques échangeables sur les trois sites, et ce

proportionnellement aux quantités apportées. Outre, le contenu en phosphore des

amendements organiques qui favorisent l’augmentation du phosphore total et sa

biodisponibilité, on ne peut pas exclure l’effet également positif des micro-organismes mis en

évidence par une activité biologique plus intense. A la fin de l’expérimentation le sol (sable

limoneux) de Balume s’est enrichi davantage en matières organiques avec les doses de 40 et

60 t.ha-1 MB de CBM. L’apport de la fumure minérale NPK au cours des quatre saisons

culturales successives a eu comme résultats la diminution du pH donc l’acidification de sol, la

perte de carbone organique, et l’augmentation de l’aluminium échangeable dans les trois sites.

En absence de tout apport d’amendement ou d’engrais, les sols sont susceptibles de devenir

fortements acides et les pertes en éléments minéraux deviennent encore plus importantes

après quatre saisons culturales.

L’évaluation de l’apport de matières organiques des composts de biodéchets ménagers sur la

dynamique des indicateurs biochimiques de la fertilité des sols révèle que les matières

organiques contribuent significativement à l’amélioration de la biomasse microbienne et de

leur activité métabolique dans le sol. En effet, suite aux apports de compost, tous les

paramètres biochimiques de la fertilité (carbone & azote microbiens, respiration basale et

induite, carbone facilement métabolisable, activités enzymatiques du monophosphoestérase


acide et des uréases non tamponnée et tamponnée) ont augmenté en fonction des doses

appliquées. Par contre, dans les sols non amendés, ces paramètres tendent à baisser. Dans les

parcelles amendées en compost, la biodisponibilité des nutriments aurait joué un rôle crucial

dans le développement de la biomasse microbienne, l’augmentation des intensités

respiratoires et la production d’activités enzymatiques. De plus, l’apport des micro-

organismes exogènes des sols par les composts et les sécrétions racinaires dans la rhizosphère

auraient aussi contribué à l’influence globale des différentes fumures apportées.

L’évaluation des rendements (biomasse & graines) des cultures tests utilisées a montré des

valeurs supérieures dans les parcelles fertilisées au compost. Dans tous les cas, l’augmentation

des productions agricoles est proportionnelle à la dose des fertilisants apportés. Par contre,

dans les parcelles non amendées par le compost les rendements ont baissé au cours du temps.

Si la dose de 60 t.ha-1 MB donne régulièrement les rendements les plus élevés, la dose T1 de

20 t.ha-1 MB (soit 12 t.ha-1 MS) s’avère la plus efficiente du point de vue agronomique sur

base des rendements des cultures obtenus par rapport à la quantité des fumures apportées.

Les matières organiques des biodéchets ont joué un rôle primordial sur la réduction de

l’acidité et sur la mise à disposition d’éléments nutritifs majeurs, ce qui a induit l’augmentation

de la production végétale. Le rôle positif de matières organiques sur les propriétés physiques

(aération, humidité, etc.) et sur les propriétés microbiologiques (minéralisation des

bioéléments aux plantes, etc.) n’est pas négligeable dans le processus de disponibilité des

nutriments. On observe également des fortes corrélations positives avec le carbone organique

total, l’azote, le phosphore, le pH et les paramètres microbiologiques avec les rendements

dans les parcelles traitées au compost.

Les engrais minéraux (NPK, 12-08-18) se sont montrés plus efficients par rapport aux

quantités d’éléments fertilisants (N, P, K) apportés que les traitements aux composts de

biodéchets ménagers. Entre amendements, ce sont les traitements aux faibles doses (T1 &

T4) qui sont les plus efficients. Le phosphore s’est avéré être l’élément le plus limitant de la

production agricole des sols dans tous les sites et pour les différents amendements. L’azote

vient ensuite, ce qui n’a rien d’étonnant compte tenu que les cultures pratiquées étaient

majoritairement des légumineuses.

Cette étude démontre enfin que la valeur agronomique des matières organiques étudiées

(composts de biodéchets) consiste non seulement dans leur aptitude à fournir des éléments

nutritifs aux plantes, mais également dans leur capacité à améliorer les propriétés du sol

propices à la croissance des plantes et des micro-organismes du sol. Ainsi, des apports

fréquents des engrais organiques sont donc nécessaires pour améliorer de façon durable les

propriétés du sol. Une politique raisonnée de gestion est d’apporter au sol des faibles doses de

matières organiques (5-10 t.ha-1 MS) avec un supplément d’engrais minéraux (azotés,

phosphatés, …) à identifier pour une application régulière et à long terme qui tient compte de

-152- Conclusions générales et prespectives

la disponibilité en compost et des ressources financières nécessaires pour acquérir des intrants

complémentaires.

Perspectives

Bien que l’application de matières organiques permette d’améliorer sensiblement la qualité des

sols, certaines études méritent encore d’être menées afin d’approfondir l’influence de ces

amendements sur les sols sablonneux acides, et de dégager les possibilités d’une utilisation

plus efficiente et plus rentable.

Par exemple, il resterait à quantifier la part des micro-organismes exogènes apportés par les

matières organiques des composts et la part endogènes provenant du sol. Il serait aussi utile

d’étudier d’autres paramètres de l’activité biologique des sols comme par exemple les

populations d’arthropodes et de vers de terre.

Il conviendrait surtout d’examiner la manière d’optimiser le couplage des fertilisations

organiques (ressources limitées en qualité) et des fertilisations minérales (onéreuses) dans la

perspective d’une agriculture intensive et d’assurer le renforcement de la fertilisation organo-

minérale en privilégiant la valorisation des matériaux naturels locaux disponibles. Ces

ressources locales concernent entre autres les engrais verts, les déchets des fermes, des

animaux d’élevage ou des industries agroalimentaires, les composts de biodéchets et les

matériels géologiques disponibles dans la région de Bas-Congo.

Il serait aussi utile d’évaluer les effets et arrières effets de l’applications des amendements

organiques et minéraux à long terme sur des sols sablonneux acides de la Province de

Kinshasa en fonction des résultats, de proposer de nouveaux systèmes de culture mieux

adapter (taux de présence de légumuneuses, alternance plantes sarclables et autres, espèce et

variétés adaptées) au contexte sol-climat et à la demande alimentaire locale.

Il importe aussi d’étudier l’influence des différentes fertilisations sur la qualité nutritive des

récoltes.

Enfin, comme alternative dans la gestion des déchets solides ménagers de la ville de Kinshasa et

contre la mise en décharge ou les pratiques actuelles (abandon à l’air libre, rejet dans les cours

d’eaux, enfouissement dans les parcelles, incinération), il faut favoriser le recyclage à grande

échelle de ces matières organiques pour une valorisation en fertilisation des sols dégradés. Ceci

devrait faire également l’objet d’une étude approfondie qui pourrait permettre d’établir un bilan

entre les besoins actuels des sols en matière organique tenant compte des cultures pratiquées et

les potentialités de production de celle-ci par diverses sources. Au niveau des petites

exploitations comme dans les périmètres de maraîchage urbain de Kinshasa, il serait important

de développer une approche plus intégrée impliquant la collecte et la valorisation efficace des

déchets ménagers par la production des composts tout en tenant à la préservation de l’équilibre

environnemental. Dès lors que l’utilisation des composts de biodéchets ménagers (ou toute


autre source de MO) peut en partie constituer une alternative ou un complément à la

fertilisation minérale de sols acides sablonneux dans la région de Kinshasa, il faudrait tout de

même évaluer son impact sur la qualité générale des sols. Si un contrôle sérieux de la matière

première (tri, séparation) n’est pas mis en pratique, les composts de biodéchets peuvent

contenir des substances polluantes (métaux lourds) ou toxiques.

Cependant, on estime que la ville de Kinshasa avec une population de plus 7 millions

d’habitants produit 3,5.103 t/j déchets solides ménagers (Nzuzi, 2008) dont 50 % de matières

organiques compostables (CRB, 1999). Cette quantité de déchets solides ménagers devrait

permettre de produire par an plus de 200.000 tonnes de composts en cas de mise en place

d’un système de collecte efficace. Sur base de l’application de 10 tonnes par ha, la quantité

totale produite annuellement permettrait d’amender une surface totale de 21.000 ha (figure 3

en annexe 7). La dose des composts à apporter sera fonction de la superficie des terres

cultivables et elle sera complétée par des quantités d’autant plus faibles d’engrais minéraux à

déterminer selon le système pratiqué (succession des cultures, traitements des sous-produits

non récoltés, …) et selon le niveau d’intensification souhaité.

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ANNEXES

Annexes -173-

10. Annexes

Annexe 1. Description des profils des sites étudiés

1.1 Site de Balume

Numéro du profil: KIN01

Date et description: 28/12/06

Auteur: Mulaji et Kasulu

Localisation: ± 15 Km de la nationale 2 à Bita; village Balume, Plateau des Batéké; feuille de Kinshasa,

Commune de Maluku, Kinshasa, RD Congo

Longitude: 15°52' 54,1’’EO ; latitude 04°06’19,0’’ S ; altitude : 655,9 m

Géomorphologie : physiographie du paysage (large plateau des Batéké)

Position topographique du profil: plateau

Micro relief: régulier

Pente: < 1%

Utilisation du sol et végétation: agriculture annuelle (manioc, arachide, maïs, patate douce, etc.), parfois

laissé en jachère. Savane peu arbustive et couverture des herbes > 80%.

Roche mère: sable de la série des sables ocre de Kalahari

Caractéristiques de surface: cailloux et affleurement de surface néant et érosion: pas évident

Climat (Köppen) : tropical chaud et humide, type AW4

Profondeur de la nappe: profond

Drainage: bien drainé

État hydrique durant la description: frais.

Description des profils

0- 75 cm. Texture sablonneuse, sable fin de couleur 7,5 YR3/2 (dark brown) à l'état frais.

Structure granulaire; sol friable; présence des pores tubulaires, très fines et fines; et des racines

moyennes, fines et très fines; transition distinctes.

75 – 100 cm. Texture sablonneuse, sable fin de couleur 7,5 YR 7/6 (redish yellow) à l'état

frais. Structure granulaire; sol friable; présence des pores tubulaires, fines et très fines; pas de

racines.

1.2 Site de Kimwenza

Numéro du profil: KN 02

Date de description: 05/02/07

Auteurs: Mulaji, Koy

Localisation: 3-4 Km au Sud de la mission catholique de Kimwenza, feuille de Kinshasa, Commune de

Mont Ngafula, Kinshasa, R.D Congo.

Longitude: 15°17'09,5'' E0 ; latitude : 04°27'41,9'' S ; altitude: 374,2 m.

Géomorphologie: Vallée

Position topographique du profil: presque plat

Micro relief: régulier

Pente: < 1%

Utilisation du sol et végétation: agriculture annuel (manioc, arachide, soja, patate douce et légume, etc.),

parfois laissé en jachère. Végétation : herbes associé au palmier, avocatier. Couverture des herbes: 15-

40%.

Roche mère: sable de la série d'ocre de Kalahari

-174- Annexes

Caractéristiques de surface: cailloux et affleurement de surface néant et érosion pas évident

Climat (Köppen) : tropical chaud et humide, type AW4

Profondeur de la nappe: profond

Drainage: bien drainé (normal)

État hydrique durant la description: frais.

Description des profils :

0-12/22 cm. Texture sablonneuse, sable fin de couleur 10 YR4/6 dark yellow à état frais.

Structure granulaire, nombreuse racines très fins et fins, sols à consistance friable et présence

des pores tubulaires, très fins et fins. Limite distincte irrégulière.

22-40 cm. Texture sablonneuse, sable fin de couleur 7,5YR5/6 (strong brun) à l'état frais.

Structure granulaire; sol friable, très peu de racines fins. Présence des pores tubulaires, très

fins et fins et transition nette.

40 – 60 cm. Texture sablonneuse, sable fin de fins 7,5 YR7/6 (redish yellow) à l'état frais.

Structure granulaire, sol friable et présence des pores tubulaires, fins et très fins. Peu de

racines et limite nette.

60- 70 cm. Texture sablonneuse, sable fin de couleur 7,5 YR6/6 (redish yelow) à l'état frais.

Structure granulaire, présence des pores tubulaire, très fins et fins, sol friable et transition

nette.

72 – 100 cm. Texture sablonneuse, sable fin de 7,5 YR 5/6 (strong brown) à l'état frais.

Structure granulaire, sol friable, présence des pores et de très peu de racines, transition nette.

1.3 Site de Mont-Amba

Numéro du profil: KIN 03

Date de description: 07/02/07

Auteur(s): Mulaji K.

Localisation: Jardin expérimental, Faculté des Sciences, Université de Kinshasa, Commune de Lemba,

Kinshasa, R.D. Congo.

Longitude: 15°18'29,0'' S; Latitude 04°25'01,16'' EO, altitude : 450 m

Géomorphologie:

Utilisation du sol : utilisation pour agriculture expérimentale annuelle (légume & manioc)

Végétation:

Climat (Köppen): AW4

Profondeur de nappe phréatique: très profond

Drainage: normal

Etat hydrique durant la description: frais

Description du profil :

0-20 cm. Texture sablonneuse, sable fin de couleur 7,5 YR 4/4 (brown strong) à l'état frais.

Structure granulaire, sol friable; présence de pores tubulaires, fines et très fines; et peu de

racines; transition nette.

20-30 cm. Texture sablonneuse, sable fin de couleur 7,5 YR 5/6 (brown strong) à l'état frais.

Structure granulaire, sol friable; présence des pores fines et très fines; absence de racines;

transition nette.

30-45 cm. Texture sablonneuse, sable fin de couleur 7,5 3/4 (brown strong) à l'état frais.

Structure granulaire, sol friable; présence des pores fines et très fines; absence de racines;

transition nette.

Annexes -175-

45-53 cm. Texture sablonneuse, sable fin de couleur 7,5 5/8 (strong brown) à l'état frais.

Structure granulaire, sol friable; présence de pores fines; pas de racines; transition nette.

53-80 cm. Texture sablonneuse, sable fin de couleur 7,5 3/2 (dark brown) à l'état frais.

80-103 cm. Texture sablonneuse, sable fin de couleur 7,5 5/6 (strong brown) à l'état frais.

Structure granulaire, sol friable; présence de pores fines; pas de racines; transition nette.

Annexe 2. Relevés pluviométriques au cours des campagnes d’expérimentation de la Province de Kinshasa (Station de Kinshasa Binza)

2007 2008 2009

Mois P (mm)

Janvier 140,8 138 245,5

Février 237,2 147 95,4

Mars 163,1 184 120,2

Avril 221 219 168

Mai 144,2 144 238

Juin 0,8 4,7 44

Juillet 0 2,8 5,6

Août 32,6 3,7 6,6

Septembre 35,1 39,8 56

Octobre 144,5 133 55

Novembre 262,9 156 350,6

Décembre 236,6 156 292

Annexe 3.

Normes d’interprétation des analyses chimiques des sols (ORSTOM) d’après Sawodogo (2006). Ech (à 2 mm) Très pauvre Pauvre Moyen Riche Très riche

Pass (%) < 0,03 0,03 à 0,05 0,05 à 0,1 0,1 à 0,2 > 0,2 Ptot (%) < 0,5 0,5 à 1,0 1,0 à 1,5 1,5 à 3,0 > 3,0 Ntot (%) < 0,5 0,5 à 1,0 1,0 à 1,5 1,5 à 2,5 > 2,5 Matière oragnique < 10 10 à 20 20 à 30 30 à 50 > 50 Ca+2 méq/100g MS < 1,0 1,0 à 2,3 2,3 à 3,5 3,5 à 7,0 > 7,0 Mg+2 méq/100g MS < 0,4 0,4 à 1,0 1,0 à 1,5 1,5 à 3,0 > 3,0 K+ méq/100g MS < 0,1 0,1 à 0,2 0,2 à 0,4 0,4 à 0,8 > 0,8 Na+ méq/100g MS < 0,1 0,1 à 0,3 0,3 à 0,7 0,7 à 2,0 > 2,0 SBE méq/100g MS < 2 2 à 5 5 à 10 10 à 15 > 15 CEC méq/100g MS < 5 5 à 10 10 à 25 25 à 40 > 40 TS (%) < 15 15 à 40 40 à 60 60 à 90 >90 C/N Très bas Bas Moyen Elevé Très élevé <8 8 à 10 10 à 15 15 à 25 > 25 K/CEC Carence en K Besoin elevé en

K Besoin faible en K

Pas besoin immédiat

< 1 1 à 2 2 à 5 Mg/K Carence en Mg Bon Carence en K < 2 2 à 20 > 20 N/P Carence en P Carence en N Carence en K > 2 < 2

Pass : phosphore assimilable, Ptot : phosphore total, Ntot: azote total, SBE: somme des bases échangeables, CEC : capacité d’échange cationique, TS : taux de saturation.

-176- Annexes

Annexes 4. Données statistiques relatives aux paramètres chimiques, microbiologiques et le

rendement à la fin des essais à Kimwenza, Mont Amba et Balume

4.1 ANOVA à un facteur pour le pH-H2O à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 1,2884 0,2577 11,82 0,000 Error 12 0,2615 0,0218 Total 17 1,5500 4.2 ANOVA à un facteur pour le pH-H2O à la quatrième saison au Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 2,91540 0,58308 65,88 0,000 Error 12 0,10620 0,00885 Total 17 3,02160 4.3 ANOVA à un facteur pour le pH-H2O à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 3,83496 0,76699 160,72 0,000 Error 12 0,05727 0,00477 Total 17 3,89223 4.4 ANOVA à un facteur pour le COT à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 3,72647 0,74529 143,94 0,000 Error 12 0,06213 0,00518 Total 17 3,78860 4.5 ANOVA à un facteur pour le COT à la quatrième saison au Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 4,40665 0,88133 110,63 0,000 Error 12 0,09560 0,00797 Total 17 4,50225 2.6 ANOVA à un facteur pour le COT à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 13,7317 2,7463 52,91 0,000 Error 12 0,6229 0,0519 Total 17 14,3546 4.7 ANOVA à un facteur pour le Ntot à la quartième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 0,013780 0,002756 10,12 0,001 Error 12 0,003267 0,000272 Total 17 0,017048 4.8 ANOVA à un facteur pour le Ntot à la quatrième saison au Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 0,016361 0,003272 12,80 0,000 Error 12 0,003067 0,000256 Total 17 0,019428 4.9 ANOVA à un facteur pour le Ntot à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 0,023111 0,004622 9,79 0,001 Error 12 0,005667 0,000472 Total 17 0,028778

Annexes -177-

4.10 ANOVA à un facteur pour le Norg à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 1447994 289599 328,80 0,000 Error 12 10569 881 Total 17 1458563 4.11 ANOVA à un facteur pour le Norg à la quatrième saison au Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 1626358 325272 244,84 0,000 Error 12 15942 1329 Total 17 1642300 4.12 ANOVA à un facteur pour le Norg à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 2192074 438415 118,47 0,000 Error 12 44407 3701 Total 17 2236481 4.13 ANOVA à un facteur pour le Nmin à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 2094,12 418,82 74,63 0,000 Error 12 67,35 5,61 Total 17 2161,47 4.14 ANOVA à un facteur pour le Nmin à la quatrième saison au Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 839,90 167,98 28,51 0,000 Error 12 70,69 5,89 Total 17 910,59 4.15 ANOVA à un facteur pour le Nmin à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 2834,27 566,85 187,94 0,000 Error 12 36,19 3,02 Total 17 2870,47

4.16 ANOVA à un facteur pour le Ptot à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 118145 23629 226,13 0,000 Error 12 1254 104 Total 17 119399 4.17 ANOVA à un facteur pour le Ptot à la quatrième saison au Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 183369 36674 157,36 0,000 Error 12 2797 233 Total 17 186166

4.18 ANOVA à un facteur pour le Ptot à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 177443 35489 81,37 0,000 Error 12 5234 436 Total 17 182676

4.19 ANOVA à un facteur pour le Porg à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 69234 13847 73,11 0,000 Error 12 2273 189 Total 17 71507

-178- Annexes

4.20 ANOVA à un facteur pour le Porg à la quatrième saison au Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 134219 26844 59,59 0,000 Error 12 5405 450 Total 17 139625 4.21 ANOVA à un facteur pour le Porg à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 200359 40072 164,97 0,000 Error 12 2915 243 Total 17 203273 4.22 ANOVA à un facteur pour le Pass à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 488,73 97,75 20,07 0,000 Error 12 58,45 4,87 Total 17 547,18 4.23 ANOVA à un facteur pour le Pass à la quatrième saison au Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 2174,86 434,97 172,42 0,000 Error 12 30,27 2,52 Total 17 2205,13 4.24 ANOVA à un facteur pour le Pass à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 1732,97 346,59 117,18 0,000 Error 12 35,49 2,96 Total 17 1768,46 4.25 ANOVA à un facteur pour la CEC à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 48,6034 9,7207 422,84 0,000 Error 12 0,2759 0,0230 Total 17 48,8793 4.26 ANOVA à un facteur pour la CEC à la quatrième saison au Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 60,5816 12,1163 495,11 0,000 Error 12 0,2937 0,0245 Total 17 60,8753

4.27 ANOVA à un facteur pour la CEC à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 152,140 30,428 52,05 0,000 Error 12 7,015 0,585 Total 17 159,155 4.28 ANOVA à un facteur pour la TSBeff (%) à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 6989,3 1397,9 138,45 0,000 Error 12 121,2 10,1 Total 17 7110,4 4.29 ANOVA à un facteur pour la TSBeff (%) à la quatrième saison au Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 6815,79 1363,16 206,24 0,000 Error 12 79,31 6,61 Total 17 6895,10

Annexes -179-

4.30 ANOVA à un facteur pour la TSBeff (%) à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 10394,57 2078,91 241,07 0,000 Error 12 103,48 8,62 Total 17 10498,05 4.31 ANOVA à un facteur pour la TSeff Al (%) à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 15893,4 3178,7 313,25 0,000 Error 12 121,8 10,1 Total 17 16015,1 4.32 ANOVA à un facteur pour la TSeff Al (%) à la quatrième saison au Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 16745,04 3349,01 344,29 0,000 Error 12 116,73 9,73 Total 17 16861,77 4.33 ANOVA à un facteur pour la TSeff Al (%) à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 17797,09 3559,42 869,65 0,000 Error 12 49,12 4,09 Total 17 17846,21 4.34 ANOVA à un facteur pour le Cmic à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 8682,6 1736,5 32,70 0,000 Error 12 637,3 53,1 Total 17 9319,9 4.35 ANOVA à un facteur pour le Cmic à la quatrième saison à Mont Amba Source DF SS MS F P Traitements 5 8107,3 1621,5 29,47 0,000 Error 12 660,3 55,0 Total 17 8767,7 4.36 ANOVA à un facteur pour le Cmic à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitements 5 15501,9 3100,4 48,01 0,000 Error 12 775,0 64,6 Total 17 16276,9

4.37 ANOVA à un facteur pour le Nmic à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 210,802 42,160 107,81 0,000 Error 12 4,693 0,391 Total 17 215,495

4.38 ANOVA à un facteur pour le Nmic à la quatrième saison à Mont Amba Source DF SS MS F P Traitements 5 602,426 120,485 239,78 0,000 Error 12 6,030 0,502 Total 17 608,455 4.39 ANOVA à un facteur pour le Nmic à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 1232,66 246,53 62,08 0,000 Error 12 47,66 3,97 Total 17 1280,32

-180- Annexes

4.40 ANOVA à un facteur pour la RB à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 0,4349 0,0870 6,90 0,003 Error 12 0,1513 0,0126 Total 17 0,5862 4.41 ANOVA à un facteur pour la RB à la quatrième saison à Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 1,27176 0,25435 95,78 0,000 Error 12 0,03187 0,00266 Total 17 1,30363

4.42 ANOVA à un facteur pour la RB à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 3,10905 0,62181 137,16 0,000 Error 12 0,05440 0,00453 Total 17 3,16345 4.43 ANOVA à un facteur pour la RIS à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 71,1675 14,2335 421,39 0,000 Error 12 0,4053 0,0338 Total 17 71,5729

4.44 ANOVA à un facteur pour la RIS à la quatrième saison à Mont Amba Source DF SS MS F P Traitements 5 70,692 14,138 32,66 0,000 Error 12 5,194 0,433 Total 17 75,886 4.45 ANOVA à un facteur pour la RIS à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 1042,54 208,51 136,38 0,000 Error 12 18,35 1,53 Total 17 1060,88

4.46 ANOVA à un facteur pour le Cfm à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 235482 47096 83,26 0,000 Error 12 6787 566 Total 17 242270

4.47 ANOVA à un facteur pour le Cfm à la quatrième saison à Mont Amba Source DF SS MS F P Traitements 5 360090 72018 142,03 0,000 Error 12 6085 507 Total 17 366175

4.48 ANOVA à un facteur pour le Cfm à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 701220 140244 76,72 0,000 Error 12 21936 1828 Total 17 723156 4.49 ANOVA à un facteur pour l’APA à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 0,14967 0,02993 19,38 0,000 Error 12 0,01853 0,00154 Total 17 0,16820

Annexes -181-

4.50 ANOVA à un facteur pour l’APA à la quatrième saison à Mont Amba Source DF SS MS F P Traitements 5 0,12820 0,02564 18,53 0,000 Error 12 0,01660 0,00138 Total 17 0,14480 4.51 ANOVA à un facteur pour l’APA à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitements 5 0,24864 0,04973 17,55 0,000 Error 12 0,03400 0,00283 Total 17 0,28264 4.52 ANOVA à un facteur pour l’AUnt à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 1186,47 237,29 159,80 0,000 Error 12 17,82 1,48 Total 17 1204,28 4.53 ANOVA à un facteur pour l’AUnt à la quatrième saison à Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 1373,20 274,64 139,15 0,000 Error 12 23,68 1,97 Total 17 1396,89 4.54 ANOVA à un facteur pour l’AUnt à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 1468,47 293,69 183,87 0,000 Error 12 19,17 1,60 Total 17 1487,64 4.55 ANOVA à un facteur pour l’AUt à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 3129,18 625,84 72,09 0,000 Error 12 104,18 8,68 Total 17 3233,36 4.56 ANOVA à un facteur pour l’AUt à la quatrième saison à Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 4383,76 876,75 184,27 0,000 Error 12 57,09 4,76 Total 17 4440,86 4.57 ANOVA à un facteur pour l’AUt à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 4577,89 915,58 261,94 0,000 Error 12 41,94 3,50 Total 17 4619,83 4.58 ANOVA à un facteur pour le Rdt d’oseille à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 1,57000 0,31400 41,23 0,000 Error 12 0,09140 0,00762 Total 17 1,66140

-182- Annexes

4.59 ANOVA à un facteur pour le Rdt d’oseille à la quatrième saison à Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 0,94216 0,18843 52,75 0,000 Error 12 0,04287 0,00357 Total 17 0,98503 4.60 ANOVA à un facteur pour le Rdt d’oseille à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 0,83432 0,16686 50,91 0,000 Error 12 0,03933 0,00328 Total 17 0,87365 4.61 ANOVA à un facteur pour le Rdt d’arachide à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 1,83743 0,36749 105,33 0,000 Error 12 0,04187 0,00349 Total 17 1,87929 4.62 ANOVA à un facteur pour le Rdt d’arachide à la quatrième saison à Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 3,04192 0,60838 122,22 0,000 Error 12 0,05973 0,00498 Total 17 3,10165 2.63 ANOVA à un facteur pour le Rdt d’arachide à la quatrième saison Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 2,8253 0,5651 10,54 0,000 Error 12 0,6432 0,0536 Total 17 3,4685 4.64 ANOVA à un facteur pour le Rdt de soja à la quatrième saison à Kimwenza Source DF SS MS F P Traitement 5 2,76820 0,55364 100,97 0,000 Error 12 0,06580 0,00548 Total 17 2,83400 4.65 ANOVA à un facteur pour le Rdt soja à la quatrième saison à Mont Amba Source DF SS MS F P Traitement 5 3,29318 0,65864 129,85 0,000 Error 12 0,06087 0,00507 Total 17 3,35404 4.66 ANOVA à un facteur pour le Rdt de soja à la quatrième saison à Balume Source DF SS MS F P Traitement 5 3,80280 0,76056 152,62 0,000 Error 12 0,05980 0,00498 Total 17 3,86260

Annexes -183-

4.67 Matrice de corrélation (Pearson) entre quelques parameters choisis à la dernière saison à Kimwenza.

Seuil de signification α= 0,05


4.68 Matrice de corrélation (Pearson) entre quelques paramètres choisis à la dernière saison au Mont Amba

pH COT Ntot Ptot CEC TSeff Al TS Beff RB Cmic Unt APA Rdt Os Rdt Ar Rdt So

pH 1,000

COT 0,856 1,000

Ntot 0,810 0,816 1,000

Ptot 0,861 0,983 0,822 1,000

CEC 0,843 0,947 0,811 0,982 1,000

TSeff Al -0,810 -0,911 -0,840 -0,954 -0,984 1,000

TS Beff 0,853 0,919 0,825 0,961 0,981 -0,984 1,00

RB 0,607 0,759 0,526 0,764 0,797 -0,751 0,738 1,000

Cmic 0,824 0,888 0,799 0,923 0,953 -0,953 0,947 0,751 1,000

Unt 0,846 0,975 0,823 0,964 0,936 -0,896 0,887 0,783 0,851 1,000

APA 0,924 0,959 0,751 0,948 0,92 -0,871 0,903 0,734 0,89 0,922 1,000

Rdt Os 0,880 0,865 0,856 0,844 0,765 -0,739 0,783 0,502 0,727 0,85 0,848 1,000

Rdt Ar 0,904 0,883 0,836 0,872 0,794 -0,774 0,81 0,494 0,756 0,847 0,884 0,961 1,000

Rdt SO 0,886 0,849 0,825 0,825 0,735 -0,708 0,769 0,451 0,691 0,804 0,846 0,977 0,976 1 ,000


pH 1,000

COT 0,933 1,000

Ntot 0,942 0,879 1,000

Ptot 0,946 0,982 0,878 1,000

CEC 0,843 0,978 0,869 0,966 1,000

TSeff Al -0,907 -0,963 -0,823 -0,972 -0,966 1,000

TS Beff 0,939 0,963 0,847 0,981 0,962 -0,983 1,000

RB 0,996 0,924 0,911 0,939 0,959 -0,923 0,738 1,000

Cmic 0,952 0,907 0,847 0,935 0,948 -0,926 0,933 0,944 1,000

Unt 0,969 0,918 0,920 0,942 0,895 -0,868 0,912 0,925 0,913 1,000

APA 0,951 0,894 0,875 0,894 0,915 -0,850 0,882 0,937 0,874 0,906 1,000

Rdt Os 0,958 0,925 0,854 0,938 0,927 -0,872 0,917 0,946 0,930 0,962 0,920 1,000

Rdt Ar 0,953 0,888 0,899 0,910 0,888 -0,826 0,871 0,924 0,920 0,974 0,920 0,955 1,000

Rdt SO 0,831 0,821 0,870 0,868 0,805 -0,768 0,831 0,855 0,884 0,970 0,859 0,921 0,963 1 ,000

-184- Annexes

4.69 Matrice de corrélation (Pearson) entre quelques paramètres choisis à la dernière saison à Balume.


Annexe 5


pH 1,000

COT 0,973 1,000

Ntot 0,902 0,831 1,000

Ptot 0,993 0,955 0,937 1,000

CEC 0,954 0,944 0,911 0,959 1,000

TSeff Al -0,934 -0,939 -0,817 -0,915 -0,909 1,000

TS Beff 0,950 0,951 0,848 0,935 0,925 -0,988 1,00

RB 0,972 0,937 0,868 0,969 0,950 -0,932 0,940 1,000

Cmic 0,943 0,925 0,796 0,929 0,895 -0,934 0,945 0,975 1,000

Unt 0,989 0,943 0,909 0,988 0,928 -0,933 0,950 0,971 0,949 1,000

APA 0,952 0,915 0,936 0,967 0,929 -0,869 0,919 0,912 0,873 0,950 1,000

Rdt Os 0,920 0,850 0,879 0,925 0,855 -0,820 0,856 0,904 0,857 0,943 0,909 1,000

Rdt Ar 0,783 0,694 0,671 0,778 0,690 -0,623 0,646 0,801 0,758 0,787 0,719 0,850 1,000

Rdt SO 0,919 0,849 0,890 0,921 0,838 -0,840 0,866 0,895 0,876 0,945 0,882 0,971 0,822 1 ,000

-185- Annexes

Figure a. Relation entre la dose de compost apportée par saison des biodéchets ménagers (CBM) et quelques propriétés

physico-chimiques des sols à la fin de l’expérimentation, dans les 3 sites. Relations significatives au niveau 1% (**) et

5% (*) selon le test de corrélation Pearson ; ns : non significative.

y = 0,0122x + 4,823 R² = 0,831

4

4,5

5

5,5

6

0 20 40 60

pH

CBM (t/ha), site de Kimwenza

y = 0,0186x + 4,386 R² = 0,8665

4

4,2

4,4

4,6

4,8

5

5,2

5,4

5,6

0 20 40 60

pH

CBM (t/ha), site de Mont Amba

y = 0,0211x + 5,051

R² = 0,9098

4 4,2 4,4 4,6 4,8

5 5,2 5,4 5,6 5,8

6 6,2 6,4

0 20 40 60

pH

CBM (t/ha), site de Balume

y = 0,017x + 0,371 R² = 0,9609

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

0 20 40 60

CO

T (

%)


y = 0,0211x + 0,616 R² = 0,9258

0

0,5

1

1,5

2

0 20 40 60

CO

T (

%)


y = 0,0368x + 1,017 R² = 0,911

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 20 40 60

CO

T (

%)


y = 0,0015x + 0,039 R² = 0,9397

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0 20 40 60

N t

ot

(%)


y = 0,0016x + 0,046 R² = 0,9468

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0 20 40 60

N t

ot

(%)


y = 0,0018x + 0,086 R² = 0,9818

0,02

0,07

0,12

0,17

0,22

0 20 40 60

N t

ot

(%)


y = 0,0629x + 2,488 R² = 0,8632

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

6,5

7,5

0 20 40 60

CE

C (

cm

ol(

+)/

kg

)


y = 0,0753x + 2,335 R² = 0,9058

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

6,5

7,5

0 20 40 60

CE

C (

cm

ol(

+)/

kg

)


y = 0,1046x + 3,956 R² = 0,9024

1,5

3,5

5,5

7,5

9,5

11,5

0 20 40 60

CE

C (

cm

ol(

+)/

kg

)


y = 0,7539x + 33,123 R² = 0,7742

20

30

40

50

60

70

80

90

0 20 40 60

SB

eff

(%

)


y = 0,7767x + 32,359 R² = 0,7328

20

30

40

50

60

70

80

90

0 20 40 60

SB

eff

(%

)


y = 0,8904x + 34,763 R² = 0,7265

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60

SB

eff

(%

)


-186- Annexes

Figure b. Relation entre la dose de compost apportée par saison des biodéchets ménagers (CBM) et quelques propriétés

biologiques des sols à la fin de l’expérimentation, dans les 3 sites. Relation significatives au niveau de 1% (**) et 5 %

(*) selon le test de corrélation de Pearson ; ns : non significative.

y = 0,9305x + 23,614 R² = 0,9115

15

35

55

75

0 20 40 60

C m

ic (

mg

/g

)


y = 0,9243x + 34,811 R² = 0,8645

15

35

55

75

95

0 20 40 60

C m

ic (

mg

/g

)


y = 1,2771x + 54,057 R² = 0,8753

15

65

115

165

0 20 40 60

C m

ic (

mg

/g

)


y = 0,1644x + 4,852 R² = 0,9154

2,5

7,5

12,5

17,5

0 20 40 60

N m

ic (

mg

/g

)


y = 0,2646x + 5,562 R² = 0,8666

2,5

7,5

12,5

17,5

22,5

0 20 40 60

N m

ic (

mg

/g

)


y = 0,3774x + 11,402 R² = 0,9469

2,5

12,5

22,5

32,5

42,5

0 20 40 60

N m

ic (

mg

/g

)


y = 0,0091x + 0,237 R² = 0,907

0,15

0,25

0,35

0,45

0,55

0,65

0,75

0,85

0 20 40 60

RB

(µg

CO

2 /

g.h

)

CBD (t/ha), site de Kimwenza

y = 0,0114x + 0,258 R² = 0,8174

0,15

0,35

0,55

0,75

0,95

1,15

0 20 40 60

RB

(µg

CO

2 /

g.h

)


y = 0,0188x + 0,416 R² = 0,9455

0,15

0,35

0,55

0,75

0,95

1,15

1,35

1,55

1,75

0 20 40 60

RB

(µg

CO

2 /

g.h

)


y = 0,3749x + 5,027 R² = 0,9694

0

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60

Un

t (µ

g N

-NH

4/

g.2

h)


y = 0,4259x + 13,252 R² = 0,8575

0

10

20

30

40

50

0 20 40 60

Un

t (µ

g N

-NH

4/

g.2

h)


y = 0,4206x + 15,171 R² = 0,8607

0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 Un

t (µ

g N

-NH

4/

g.2

h)


y = 0,0038x + 0,251 R² = 0,8886

0,2

0,3

0,4

0,5

0 20 40 60 AP

A (

µm

ol

p-N

P /

g.h

)


y = 0,0039x + 0,329 R² = 0,8747

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 20 40 60 AP

A (

µm

ol

p-N

P/

g.h

)


y = 0,0066x + 0,497 R² = 0,9889

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 20 40 60

AP

A (

µm

om

p-N

P/

g.h

)


Annexes -187-

Annexe 6.

6.1 Rendements de différentes cultures utilisées par saison culturales en fonction des amendements appliqués sur les sites de Kimwenza, Mont Amba et Balume. Seule la partie recoltée est prise en compte.

Kimwenza

Oseille Arachide Soja

SC1 SC2 SC3 SC4 SC1 SC2 SC3 SC4 SC1 SC2 SC3 SC4

Tr Rdt (t.ha-1 MS) Rdt (t.ha-1 MS) Rdt (t.ha-1 MS)

T0 0,45 (0,04)

0,39 (0,05)

0,34 (0,03)

0,28 (0,01)

0,20 (0,02)

0,21 (0,02)

0,23 (0,03)

0,14 (0,02)

0,25 (0,02)

0,19 (0,04)

0,23 (0,05)

0,20 (0,02)

T1 0,51 (0,05)

0,68 (0,07)

0,72 (0,07)

0,77 (0,04)

0,48 (0,04)

0,59 (0,03)

0,66 (0,04)

0,79 (0,08)

0,38 (0,06)

0,54 (0,04)

0,82 (0,09)

0,95 (0,03)

T2 0,72 (0,06)

0,85 (0,12)

0,94 (0,04)

1,01 (0,11)

0,53 (0,03)

0,75 (0,04)

0,89 (0,03)

1,03 (0,06)

0,79 (0,03)

1,04 (0,06)

1,11 (0,09)

1,21 (0,11)

T3 0,87 (0,06)

1,06 (0,07)

1,11 (0,06)

1,21 (0,10)

0,55 (0,04)

0,82 (0,03)

1,00 (0,04)

1,14 (0,05)

0,99 (0,05)

1,09 (0,07)

1,28 (0,07)

1,42 (0,03)

T4 0,41 (0,01)

0,56 (0,02)

0,65 (0,04)

0,70 (0,04)

0,39 (0,04)

0,53 (0,03)

0,61 (0,02)

0,69 (0,04)

0,46 (0,05)

0,60 (0,03)

0,70 (0,05)

0,85 (0,06)

T5 0,51 (0,07)

0,72 (0,07)

0,78 (0,05)

0,82 (0,07)

0,40 (0,03)

0,60 (0,01)

0,67 (0,03)

0,77 (0,06)

0,63 (0,02)

0,79 (0,08)

0,90 (0,05)

1,09 (0,06)

CV (%) 28,17 29,77 31,29 35,94 50,43 33,30 35,91 41,87 43,02 43,55 39,55 40,18

Mont Amba

T0 0,67 (0,02)

0,65 (0,08)

0,57 (0,06)

0,53 (0,06)

0,29 (0,05)

0,21 (0,04)

0,19 (0,03)

0,17 (0,07)

0,30 (0,04)

0,26 (0,03)

0,23 (0,04)

0,22 (0,01)

T1 0,68 (0,04)

0,79 (0,05)

0,86 (0,04)

0,92 (0,03)

0,68 (0,07)

0,61 (0,03)

0,81 (0,07)

0,87 (0,03)

0,72 (0,10)

0,91 (0,13)

0,98 (0,05)

1,19 (0,07)

T2 0,89 (0,11)

0,90 (0,02)

1,02 (0,05)

1,12 (0,07)

0,81 (0,04)

0,85 (0,04)

1,00 (0,07)

1,28 (0,07)

0,80 (0,08)

1,00 (0,09)

1,23 (0,08)

1,38 (0,03)

T3 0,84 (0,07)

0,95 (0,04)

1,11 (0,09)

1,20 (0,06)

1,04 (0,05)

1,20 (0,06)

1,35 (0,08)

1,42 (0,09)

1,25 (0,04)

1,32 (0,07)

1,41 (0,04)

1,58 (0,03)

T4 0,58 (0,03)

0,63 (0,03)

0,70 (0,03)

0,73 (0,04)

0,42 (0,03)

0,52 (0,03)

0,58 (0,07)

0,65 (0,03)

0,48 (0,03)

0,57 (0,07)

0,76 (0,04)

0,97 (0,05)

T5 0,64 (0,04)

0,69 (0,03)

0,75 (0,02)

0,81 (0,02)

0,72 (0,03)

0,63 (0,02)

0,75 (0,07)

0,83 (0,03)

0,78 (0,02)

0,95 (0,08)

1,00 (0,07)

1,05 (0,04)

CV (%) 15,43 15,95 22,20 25,74 37,39 45,30 45,72 47,17 40,98 40,38 40,17 40,27

Balume

T0 0,72 (0,05)

0,70 (0,01)

0,63 (0,05)

0,60 (0,06)

0,40 (0,05)

0,36 (0,04)

0,33 (0,02)

0,36 (0,04)

0,33 (0,02)

0,31 (0,05)

0,25 (0,03)

0,26 (0,03)

T1 0,76 (0,04)

0,85 (0,04)

0,93 (0,09)

1,02 (0,03)

0,54 (0,04)

0,78 (0,07)

0,85 (0,06)

1,07 (0,02)

0,43 (0,04)

0,62 (0,06)

0,87 (0,06)

1,23 (0,03)

T2 0,81 (0,05)

0,93 (0,04)

1,02 (0,10)

1,17 (0,03)

0,62 (0,04)

0,82 (0,06)

1,11 (0,09)

1,35 (0,02)

0,83 (0,07)

0,97 (0,06)

1,26 (0,05)

1,45 (0,07)

T3 0,86 (0,05)

0,95 (0,04)

1,10 (0,07)

1,28 (0,07)

0,73 (0,08)

0,87 (0,02)

1,29 (0,06)

1,55 (0,07)

0,87 (0,04)

1,08 (0,06)

1,38 (0,04)

1,70 (0,07)

T4 0,74 (0,02)

0,77 (0,05)

0,81 (0,09)

0,85 (0,05)

0,49 (0,03)

0,67 (0,02)

0,70 (0,04)

0,75 (0,06)

0,40 (0,01)

0,51 (0,03)

0,67 (0,05)

0,85 (0,06)

T5 0,76 (0,03)

0,81 (0,04)

0,94 (0,06)

0,95 (0,05)

0,52 (0,02)

0,70 (0,04)

0,78 (0,06)

1,06 (0,04)

0,58 (0,05)

0,69 (0,03)

0,97 (0,06)

1,10 (0,07)

CV (%) 6,04 10,43 16,76 22,47 18,84 23,78 36,18 37,90 36,57 37,61 41,60 41,85

T0 : témoin; T1 : 20 t.ha-1 M; T2 : 40 t.ha-1 MB; T3 : 60 t.ha-1 MB; T4 : 100 kg.ha-1 (NPK); T5 : 200 kg.ha-1 (NPK); SC (1,2,3,4) : saison culturale; chiffre () : écart-type.

-188- Annexes

6.2 Efficience agronomique des éléments fertilisants (N, P2O5, K2O) pour la culture de l’oseille par saison culturale en fonction des amendements sur les sites de Kimwenza, du Mont Amba et de Balume.

Kimwenza


Tr kg MS/kg N kg MS/kg P2O5 Kg MS/kg K2O

T1 0,20 (0,30)

0,59 (0,17)

0,87 (0,17)

1,15 (0,17)

0,97 (1,45)

0,48 (0,72)

3,96 (0,77)

5,04 (0,76)

0,81 (1,21)

2,39 (0,69)

3,43 (0,67)

4,43 (0,66)

T2 0,44 (0,16)

0,60 (0,13)

0,78 (0,10)

0,95 (0,13)

2,12 (0,76)

2,92 (0,64)

3,55 (0,46)

4,17 (0,58)

1,80 (0,65)

2,48 (0,55)

3,10 (0,40)

3,70 (0,51)

T3 0,47 (0,11)

0,61 (0,07)

0,73 (0,01)

0,86 (0,04)

2,26 (0,53)

2,94 (0,32)

3,33 (0,04)

3,77 (0,17)

1,88 (0,44)

2,45 (0,27)

2,87 (0,04)

3,31 (0,15)

T4 - 5,42 (0,34)

12,31 (0,13)

18,40 (0,87)

- 8,12 (0,51)

18,47 (0,20)

27,60 (1,31)

- 3,61 (0,23)

8,21 (0,09)

12,27 (0,58)

T5 - 8,19 (0,55)

11,62 (0,17)

14,55 (0,69)

- 12,29 (0,82)

17,43 (0,26)

21,82 (1,04)

1,67 (0,82)

5,46 (0,36)

7,75 (1,25)

9,70 (0,51)

Mont Amba

T1 0,03 (0,22)

0,26 (0,07)

0,52 (0,01)

0,76 (0,01)

0,16 (1,05)

1,24 (0,32)

2,37 (0,04)

3,35 (0,07)

0,14 (0,88)

1,04 (0,27)

2,05 (0,04)

2,94 (0,06)

T2 0,37 (0,23)

0,40 (0,07)

0,54 (0,03)

0,69 (0,02)

1,77 (1,22)

1,91 (0,33)

2,46 (0,14)

3,04 (0,08)

1,51 (0,95)

1,62 (0,28)

2,15 (0,12)

2,69 (0,07)

T3 0,20 (0,10)

0,27 (0,03)

0,40 (0,02)

0,52 (0,04)

0,95 (0,47)

1,28 (0,15)

1,82 (0,08)

2,77 (0,17)

0,79 (0,39)

1,07 (0,13)

1,57 (0,07)

1,99 (0,15)

T4 - - - 4,58 (3,85)

- - - 6,87 (5,78)

- - - 3,06 (2,57)

T5 - - - 4,86 (2,17)

- - - 7,29 (3,25)

- - - 3,24 (1,41)

Balume

T1 0,29 (0,02)

0,31 (0,05)

0,57 (0,14)

0,82 (0,06)

1,40 (0,08)

1,51 (0,23)

2,58 (0,62)

3,62 (0,28)

1,17 (0,06)

1,26 (0,19)

2,23 (0,54)

3,18 (0,24)

T2 0,14 (0,01)

0,28 (0,04)

0,42 (0,01)

0,59 (0,02)

0,70 (0,04)

1,33 (0,22)

1,93 (0,03)

2,59 (0,08)

0,59 (0,03)

1,13 (0,18)

1,68 (0,03)

2,29 (0,07)

T3 0,14 (0,01)

0,21 (0,03)

0,333 (0,02)

0,47 (0,01)

0,70 (0,04)

1,03 (0,13)

1,52 (0,08)

2,05 (0,05)

0,58 (0,04)

0,86 (0,11)

1,31 (0,07)

1,80 (0,04)

T4 - 3,61 (0,52)

7,41 (1,39)

10,69 (3,67)

- 5,42 (0,78)

11,11 (2,08)

16,04 (5,50)

- 2,41 (0,35)

4,94 (0,92)

7,13 (2,44)

T5 - 3,13 (1,00)

6,14 (0,60)

8,40 (0,50)

- 4,90 (1,54)

9,65 (0,84)

12,66 (0,80)

1,20 (0,57)

2,18 (0,13)

4,29 (0,37)

5,63 (0,35)

T1 : 20 t.ha-1 M; T2 : 40 t.ha-1 MB; T3 : 60 t.ha-1 MB; T4 : 100 kg.ha-1 (NPK); T5 : 200 kg.ha-1 (NPK); SC(1,2,3,4) : saison culturale; chiffre () : écart-type.

Annexes -189-

6.3 Efficience agronomique des éléments fertilisants (N, P2O5, K2O) pour la culture de l’arachide par saison culturale en fonction des amendements sur les sites de Kimwenza, du Mont Amba et de Balume.

Kimwenza



T1 0,94 (0,12)

1,10 (0,05)

1,29 (0,09)

1,99 (0,03)

4,52 (0,57)

5,30 (0,23)

8,76 (0,59)

6,99 (0,13)

3,78 (0,48)

4,44 (0,19)

5,05 (0,34)

6,15 (0,12)

T2 0,55 (0,03)

0,53 (0,05)

0,90 (0,05)

1,11 (0,03)

2,63 (0,14)

4,10 (0,22)

4,09 (0,21)

4,87 (0,13)

2,24 (0,12)

2,19 (0,20)

3,58 0,19)

4,32 (0,12)

T3 0,16 (0,08)

0,53 (0,02)

0,68 (0,02)

0,83 (0,02)

0,75 (0,38)

3,09 (0,07)

3,08 (0,07)

3,66 (0,08)

0,63 (0,32)

2,14 (0,09)

2,67 (0,06)

3,22 (0,07)

T4 15,83 ()

21,11 (3,82)

24,84 (2,32)

30,07 (2,02)

23,75 ()

31,57 (5,74)

37,22 (3,47)

45,10 (3,02)

10,56 (3,64)

14,07 (2,55)

16,54 (1,54)

20,05 (1,34)

T5 8,47 (1,08)

12,36 (1,00)

14,40 (0,76)

17,33 (0,57)

12,71 (2,52)

18,54 (1,50)

21,60 (1,13)

25,99 (0,85)

5,65 (1,12)

8,24 (0,66)

9,60 (0,50)

11,55 (0,38)

Mont Amba

T1 1,32 (0,07)

1,49 (0,16)

1,67 (0,14)

1,94 (0,20)

6,34 (0,33)

7,18 (0,76)

7,58 (0,63)

8,51 (0,90)

5,32 (0,28)

6,01 (0,64)

6,56 (0,55)

7,48 (0,79)

T2 0,87 (0,15)

1,05 (0,06)

1,16 (0,11)

1,41 (0,03)

4,22 (0,70)

5,07 (0,28)

5,29 (0,52)

6,20 (0,12)

3,58 (0,60)

4,30 (0,24)

4,62 (0,45)

5,49 (0,11)

T3 0,84 (0,01)

1,02 (0,00)

1,15 (0,05)

1,25 (0,01)

4,05 (0,03)

4,94 (0,01)

5,20 (0,23)

5,57 (0,04)

3,38 (0,02)

4,12 (0,01)

4,48 (0,20)

4,89 (0,04)

T4 10,56 (6,47)

22,36 (0,22)

22,87 (3,19)

27,08 (1,03)

15,83 (9,70)

33,54 (0,78)

34,31 (4,78)

40,63 (1,55)

7,64 (4,31)

14,91 (0,35)

15,25 (2,12)

18,05 (0,69)

T5 17,78 (4,93)

19,65 (1,21)

19,49 (2,39)

21,49 (0,69)

26,67 (7,40)

29,48 (1,81)

29,24 (3,58)

32,24 (1,09)

11,85 (3,29)

13,10 (0,80)

12,99 (1,53)

14,33 (0,46)

Balume

T1 0,47 (0,33)

0,93 (0,35)

1,28 (0,20)

1,64 (0,18)

2,26 (1,58)

4,49 (1,68)

5,79 (0,91)

7,20 (0,78)

1,89 (1,32)

3,76 (1,41)

8,31 (0,90)

6,34 (0,69)

T2 0,37 (0,15)

0,56 (0,16)

0,86 (0,07)

1,12 (0,06)

1,77 (0,72)

2,73 (0,77)

3,92 (0,33)

4,93 (0,28)

1,51 (0,62)

2,32 (0,66)

3,42 (0,28)

4,37 (0,24)

T3 0,36 (0,15)

0,47 (0,08)

0,57 (0,06)

0,91 (0,02)

1,46 (0,12)

2,25 (0,41)

2,57 (0,26)

4,01 (0,11)

1,45 (0,59)

1,88 (0,34)

2,22 (0,23)

3,51 (0,09)

T4 7,22 (1,71)

17,50 (2,12)

21,85 (2,93)

24,51 (4,20)

10,83 (2,57)

26,25 (3,19)

32,78 (4,39)

36,77 (6,30)

4,81 (1,14)

11,67 (1,42)

14,57 (1,95)

16,34 (2,80)

T5 5,00 (3,05)

9,58 (3,01)

12,64 (3,05)

16,77 (2,28)

7,50 (4,59)

14,38 (4,51)

18,96 (4,57)

25,16 (3,43)

3,33 (2,04)

6,39 (2,01)

8,43 (2,03)

11,20 (1,52)

T1 : 20 t.ha-1 M; T2 : 40 t.ha-1 MB; T3 : 60 t.ha-1 MB; T4 : 100 kg.ha-1 (NPK); T5 : 200 kg.ha-1 (NPK); SC(1,2,3,4): saison culturale ; chiffre () : écart-type.

-190- Annexes

6.4 Efficience agronomique des éléments fertilisants (N, P2O5, K2O) pour la culture de soja par saison culturale en fonction des amendements sur les sites de Kimwenza, du Mont Amba et de Balume.

Kimwenza



T1 0,42 (0,12)

0,81 (0,06)

1,27 (0,18)

1,68 (0,13)

2,04 (0,59)

3,90 (0,27)

5,77 (0,82)

7,35 (0,57)

1,71 (0,50)

3,27 (0,22)

4,83 (0,68)

6,16 (0,48)

T2 0,90 (0,10)

1,17 (0,14)

1,35 (0,18)

1,52 (0,10)

4,35 (0,46)

5,63 (0,66)

6,11 (0,80)

6,69 (0,43)

3,27 (0,39)

4,78 (0,56)

5,19 (0,68)

5,68 (0,36)

T3 0,83 (0,08)

0,91 (0,03)

1,07 (0,07)

1,21 0,06)

4,00 (0,37)

4,42 (0,17)

4,84 (0,33)

5,31 (0,23)

3,33 (0,31)

3,86 (0,34)

4,04 (0,27)

4,43 (0,21)

T4 17,50 (2,04)

25,97 (0,52)

30,37 0,35)

36,39 (1,19)

26,25 (3,06)

38,96 0,78)

45,56 (0,52)

54,38 (1,79)

11,67 (1,36)

17,31 (0,35)

20,25 (0,23)

24,26 (0,80)

T5 15,83 (0,00)

20,42 (0,08)

22,92 (0,99)

26,15 (0,23)

23,75 (0,00)

30,63 (1,02)

34,38 (1,48)

39,22 (0,34)

10,56 (0,00)

13,61 (0,45)

15,28 (0,66)

17,43 (0,15)

Mont Amba

T1 1,42 (0,19)

1,80 (0,27)

2,17 (0,08)

2,57 (0,11)

6,83 (0,90)

8,68 (1,28)

14,78 (0,55)

11,29 (0,50)

5,72 (0,75)

7,27 (1,07)

8,53 (0,32)

9,93 (0,44)

T2 0,84 (0,16)

1,04 (0,14)

1,33 (0,17)

1,56 0,13)

4,06 (0,76)

5,04 (0,68)

6,05 (0,79)

6,87 (0,55)

3,45 (0,64)

4,28 (0,58)

5,28 (0,69)

8,00 (0,64)

T3 1,05 (0,01)

1,12 (0,07)

1,26 (0,05)

1,39 (0,01)

5,09 (0,03)

5,39 (0,32)

5,72 (0,21)

6,11 (0,04)

4,25 (0,02)

4,49 (0,27)

4,93 (0,18)

5,36 0,04)

T4 15,00 (0,68)

20,42 (4,60)

28,33 (1,07)

36,81 (3,57)

22,50 (1,02)

30,63 (6,90)

42,50 (4,60)

55,21 (5,36)

10,00 (0,45)

13,61 (3,07)

18,89 (2,05)

24,54 (2,28)

T5 19,72 (1,04)

24,31 (0,52)

26,94 (1,31)

28,82 (0,69)

29,58 (1,56)

36,46 (0,78)

40,42 (1,96)

43,23 (1,04)

13,15 (0,69)

16,20 (0,35)

17,96 (0,87)

19,21 (0,46)

Balume

T1 0,35 (0,07)

0,70 (0,15)

1,24 (0,07)

1,85 (0,03)

1,67 (0,33)

3,39 (0,71)

5,63 (0,32)

10,84 (0,15)

1,40 (0,28)

2,84 (0,60)

4,87 (0,27)

7,15 (0,10)

T2 0,83 (0,15)

0,97 (0,07)

1,29 (0,10)

1,54 (0,03)

4,03 (0,72)

4,69 (0,35)

5,85 (0,44)

6,79 (0,12)

3,42 (0,62)

3,98 (0,29)

5,11 (0,38)

6,01 (0,10)

T3 0,61 (0,07)

0,73 (0,10)

0,97 (0,10)

1,19 (0,05)

2,94 (0,35)

3,55 (0,47)

4,39 (0,48)

5,23 (0,23)

2,45 (0,29)

2,96 (0,39)

3,79 (0,41)

4,59 (0,20)

T4 5,83 (0,68)

11,53 (3,94)

19,35 (1,96)

26,85 (0,49)

8,75 (1,02)

17,29 (5,91)

29,03 (2,03)

40,21 (0,74)

3,89 (0,45)

7,69 (2,63)

12,90 (1,30)

17,87 (0,33)

T5 10,42 (1,23)

13,13 (1,35)

18,80 (0,35)

22,95 (0,81)

15,63 (1,84)

19,69 (0,52)

28,19 (0,52)

34,93 (1,21)

6,94 (0,82)

8,75 (0,90)

12,53 (0,23)

15,30 (0,54)

T0 : témoin; T1 : 20 t.ha-1 M; T2 : 40 t.ha-1 MB; T3 : 60 t.ha-1 MB; T4 : 100 kg.ha-1 (NPK); T5 : 200 kg.ha-1 (NPK); SC (1,2,3,4): saison culturale; Chiffre () : écart-type.

Annexes -191-

Annexe 7.

Figure 3. Courbe d’estimation de la superficie arable pouvant recevoir la quantité de compost produit à différentes doses à Kinshasa.

y = 212917x-1 R² = 1

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

0 20 40 60 80

Sup

erf

icie

(h

a)

dose à apporter

Série1

Puissance (Série1)

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